Studie kolapsu kavitačních bublin a jejich struktur v blízkosti povrchů

Ing. Jan Hujer

Doctoral thesis

Study of the cavitation bubble collapse and the cavitation bubble structures collapse close to surfaces

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na experimentální výzkum kolapsu kavitačních bublin a jejich struktur v blízkosti povrchů. Účinky kolapsu byly vyhodnocovány na základě měření impaktních sil pomocí piezoelektrických PVDF senzorů a na základě měření mikro-deformací (pitting testů) v inkubační fázi kavitační eroze. Kavitující proudění bylo generováno ve vysokorychlostním kavitačním tunelu. Zpracování záznamu signálu z piezoelektrických PVDF senzorů bylo provedeno metodou vyhodnocení maxim pulzů. Vyhodnocení bylo provedeno přímo na naměřeném signálu a na signálu po jeho dekompozici. Výsledkem zpracování jsou kumulovaná spektra maximálních sil. Z pitting testů na vzorcích slitiny hliníku EN AW-7075 byly zjištěny charakteristické parametry pitů. Výsledkem jejich zpracování jsou kumulovaná spektra průměrů pitů. V práci je provedena analýza kumulovaných spekter maximálních sil a kumulovaných spekter průměrů pitů a vztahů mezi nimi.

Abstract:

The thesis is focused to the experimental investigation of cavitation bubble and cavitation bubble cloud collapse close to surfaces. The collapse effects were evaluated based on the measurement of impact forces by piezoelectric PVDF sensors and based on the measurement of microdeformations (pitting tests) during the incubation phase of the cavitation erosion. The cavitation flow was generated in the high-speed cavitation tunnel. Signals from the piezoelectric PVDF sensors were evaluated based on the peaks maximum values. The evaluation was realized on the pure signal and the signal after decomposition resulting in the cumulative histograms of maximum impact forces. The characteristic parameters of pits were obtained from pitting tests on aluminum alloy EN AW-7075 resulting in the cumulative histograms of pits diameters. The analysis of the pits diameters histograms and histograms of maximum impact forces and relations between them are given.

Keywords

kavitace, kolaps, PVDF senzor, pitting test, kumulovaná spektra

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 7. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Karel Fraňa, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Applied Mechanics