Vízügyi Közlemények, 1972 (54. évfolyam)

1. füzet - Sebestyén Gyula-Stvrteczky Ferenc-Szabó Ákos-Verba Attila: Szivattyúban fellépő kavitáció vizsgálata direkt és indirekt módszerekkel

Szivattyúban jellépő kavitáció 69 2. A zajmérés módszere n ) A zajszintgörbe A kavitációs áramlás akusztikai vizsgálatakor két alapvető, az áramlásban keletkező és a kavitációmentes áramlás zajának jellegére is jelentős befolyást gyakoroló zajforrás vehető figyelembe. Ezek a buborékrezonancia, ill. a kavitációs üregek összeomlásakor fellépő sugárütés. Számos tanulmány foglalkozik folyadékban levő gömb alakúnak feltételezett, gőzzel vagy gázzal és gőzzel töltött buborékok rezgés viszonyai val. A tanulmányok alapján a kezdeti buborékméretekhez a buborékokat körülvevő folyadék különböző fizikai és hidrodinamikai tulajdonságainak figyelembevételével különböző rezonancia frekvenciák rendelhetők. Miután hidrodinamikus kavitáció esetén a buborékspektrum szélesnek tekinthető, ez a tény viszonylag széles sávú frekvenciatartományban (/ = 1 ~ 1000 kHz) valószínűsíti a kavitációs áramlás esetében detektálható zajsugárzást. A kavitációs áramlások akusztikai vizsgáihatóságát illetően azonban az előbbinél jelentősebbnek kell ítélnünk a kavitációt keltő testről a periodikus üregleszakadást előidéző folyadék sugárütés zajhatását. A test mögött képződött kavitációs üregbe — annak relatív egyensúlyi helyzetének megbomlását követően — folyadéksugár hatol, amely az üreg szemközti falán felütközik és nyomáshullámot indít el [4, 18, 19]. Ez utóbbi zajgenerátor a konkrét fizikai folyamat zaj megfelelője. Az újabb kavitációs roncsolási elméletek ugyanis egyszeri — rendszerint sugárütéses — buborék összeroppanást tételeznek fel, amikor a buborék keletkezési helyéről a nagyobb nyomású zónába sodródik és itt egy féllengéssel összeroppan. Ezt a hipotézist nagymértékben valószínűsíti az a megállapítás, hogy a kavitációs zónában levő buborékok nem gömbszimmetrikusak [18]. A kavitációs erózió legáttekinthetőbben a kavitációs, buborékokkal töltött üreg leszakadásakor fellépő, kumulatív sugárhatással kiváltott nyomáshullámokkal magyarázható. A kavitációs áramlás során mérhető zajnövekedés okaként a sugárütések során fellépő zajeffekfusokat valószínűsítjük. A vizsgálatok során alkalmazott műszereket a bevezetésben ismertettük. A gyorsulásérzékelőket a szivattyú csigaházára szereltük fel a szivattyútengelyen átmenő vízszintes síkban, a tengelyre merőlegesen — korábbi vizsgálatainkból nyert eredményeknek megfelelően. Korábbi zajvizsgálatainkból [20], [4] egyértelműen megállapítottuk azt is, hogy 6—20 kHz frekvenciatartományban a különböző kavitációs állapotokhoz tartozó gyorsulásgörbék egymással közelítőleg párhuzamosak, vagyis ebben a frekvenciatartományban bármely frekvencia alkalmas arra, hogy a hozzá tartozó gyorsulásszintértékekből a kavitációs állapotra egyértelmű információt lehessen nyerni. A gyorsulásszintet az (16) összefüggéssel definiáltuk, amelyben g* a mért gyorsulásérték, és g a gravitációs gyorsulás.