Открытые (незамкнутые) схемы.
Классические схемы развитых кавитационных течений
1) Схема Кирхгофа
В течениях данного типа либо сама каверна, либо след от нее простираются в бесконечность. Чрезвычайно важную роль играет каверна Кирхгофа, границы которой уходят в бесконечность (рис. 7.5). Таким образом, скорость на границах должна быть равной скорости на бесконечности (Vk=V∞) и соответственно давление в каверне должно быть равно давлению на бесконечности (рк=р∞). Но это означает, что бесконечная каверна Кирхгофа соответствует нулевому числу кавитации (σ=0).
Рис. 7.5 Каверна Кирхгофа
Б. Бетц распространил данную схему на числа кавитации, отличные от нуля, предположив, что с наветренной стороны тела-кавитатора и в этом случае сохранится такое же распределение давления, как и в схеме Кирхгофа, а в каверне давление будет отличаться от давления на бесконечности (рк≠р∞). Данный подход сразу же позволяет получить формулу для сопротивления при ненулевых числах кавитации, носящую имя Бетца:
(7.9)
Однако данная схема не строга, а в дальнейшем выяснилось, что формула (7.9) пригодна лишь для очень острых конусов.
2) Схема Жуковского-Рошко (рис. 7.6)
Рис. 7.6 Схема Жуковского-Рошко.
Эта схема базируется на решении Жуковского о поперечном отрывном обтекании пластины в присутствии двух бесконечных параллельных стенок (плоской трубы). Согласно этой схеме, стенки каверны, на которых выполняется условие pk=const, причём , замыкаются на параллельные набегающему потоку твёрдые пластины. На твёрдых стенках давление восстанавливается от значения pk до p∞.
Развитием этой схемы является схема Ву-Фабулы, в которой каверна замыкается на жидкий след постоянной ширины, положение которого в пространстве определяется специальными граничными условиями.