Self-Oscillations in an Axisymmetric Generator of Pulsed Jets and High-Frequency Regime Associated with Cavity Boundary Instability

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Liquid jet flows in the presence of a ventilated cavity with a negative cavitation number are investigated. The studies carried out in the Institute of Mechanics of Moscow State University show that under certain conditions cavitation-induced self-oscillations can occur in the hydraulic system with highly intense pressure fluctuations. The results of an investigation of the axisymmetric model of a pulsed jet generator with liquid jet outflow through a central orifice in a diaphragm and gas blow from the periphery beyond the diaphragm are presented. The two-phase medium outflow was realized through a convergent conical nozzle. The influence of the generator parameters and the distance to a wall (screen) on the efficiency of its operation is investigated. A narrow range of comparatively small blowing, in which high-frequency pressure oscillations are recorded, while the amplitude of impact pressure pulses on the screen is considerably higher than the amplitude of pulses in high-frequency generation regimes, is revealed. This flow regime can be due to the development of two-phase structures on the unstable jet boundary interactioning with the convergent nozzle walls. The evidence for the possible existence of this flow regime has been given by the solution of the plane problem of interaction between a finite jet and an inclined plate for different pressures on the jet surfaces. The problem was solved exactly using the methods of theory of functions of a complex variable for quasi-doubly-periodic theta functions.

About the authors

S. A Ocheretyanyi

Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University

Email: ocherer@imec.msu.ru
Moscow, Russia

V. V Prokof'ev

Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University

Email: vlad.prokof@yandex.ru
Moscow, Russia

E. V Topetisev

Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

E. V Filatov

Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

References

  1. Козлов И.И., Прокофеев В.В. Закономерности развития волн на поверхности каверны с отрицательным числом кавитации // Доклады РАН. 2006. Т. 409. № 1. С. 43–47.
  2. Козлов И.И., Очеретяный С.А., Прокофеев В.В. Автоколебательные режимы в жидкой струйной завесе, разделяющей газовые области с различными давлениями // Изв. РАН МЖГ. 2013. № 6. С. 33–43.
  3. Очеретяный С.А., Прокофеев В.В. Влияние сужения сопла на работу генератора периодических импульсных струй // Изв. РАН МЖГ. 2022. № 2. С. 14–26.
  4. Atanov G.A., Semko A.N. Numerical Analysis of the Jet Flows of Compressible Water // Proc. of International Summer Scientific School «High Speed Hidrodynamics». June 2004, Cheboksary. Computational Publications. Russia. 2004. P. 39–44.
  5. Семко А.Н. Импульсные струи жидкости высокой скорости и их применение: монография // под общ. ред. Семко А.Н. Донецк: ДонНУ. 2014. 370 с.
  6. Савченко Н.В., Яхно О.М. Гидродинамические способы создания пульсирующих струй для гидроразрушения твердых материалов // Вестник Сумского гос. ун-та. Сер.: Технические науки. 2003. № 12 (58). С. 92–98.
  7. Пилипенко В.В. Кавитационные автоколебания. Киев: Наукова думка. 1989. 318 с.
  8. Жулай Ю.А., Дэоз Н.А., Забошев В.А., Бурьков С.В., Новиков В.Ф. Возможность очистки путевой структуры пульсирующими и кавитирующими струями воды при движении подвижного состава // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального ун-та железнодорожного транспорта им. Академика В. Лазаряна. 2005. № 8. С. 151–155.
  9. Прокофеев В.В., Очеретяный С.А., Яковлев Е.А. Использование кавитационных автоколебательных режимов для генерации периодических импульсных струй // ПМТФ. 2021. Т. 62. № 1. С. 97–108.
  10. Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. Влияние параметров кавитатора и сопла на эффективность работы генератора импульсных струй // Изв. РАН МЖГ. 2023. № 5. С. 10–24.
  11. Козлов И.И., Очеретяный С.А., Прокофьев В.В. О различных модах автоколебаний в течениях с вентилируемой каверной и возможности из использования для формирования периодических импульсных струй // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 3. С. 16–27.
  12. Толоконников С.Л. Истечение жидкости через щель в плоской стенке при наличии источника переменной интенсивности на плоскости симметрии течения // Вестник МГУ. Сер. 1. Математика. Механика. 2017. № 3. С. 40–45.
  13. Козлов И.И., Прокофьев В.В., Пучков А.А. Исследование развития волновых структур на неустойчивой границе каверны с помощью скоростной видеокамеры // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 2. С. 137–148.
  14. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. М.: Наука, 1979. 536 с.
  15. Birkhoff G., Zarantonello E.H. Jets, Wakes and Cavities. New York. Academic Press Inc. Publishers. 1957. Перевод с английского. Биркгоф Г., Сараттонелло Э. Струи, следы и каверны. М.: Мир, 1964. 466 с.
  16. Герценштейн С.Я., Козлов И.И., Прокофьев В.В., Резинченко Н.Т., Черный Г.Г., Чернявский В.М. Неустойчивость Ралея–Тейлора в ячейке Хеле–Шоу: влияние начальных возмущений // Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 3. С. 12–18.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».