4 / 13
Рис. 2. Характерные картины истечения воздушных струй в неподвижный
объем воды с увеличением расхода воздуха (0,079 м
3
/с, 0,125 м
3
/с, 0,372 м
3
/с)
щимся с ростом расхода воздуха. При достижении воздушной струей
диаметра канала формируется двухфазное течение, заполняющее се-
чение канала полностью.
Расход воздуха в экспериментах изменялся в диапазоне от 0,86
до 3,6 м
3
/ч, что соответствовало приведенным скоростям от 1,95 до
9,18 м/с. Приведенная скорость воды определялась по измеренным
объемным расходам воды из соотношения
V
в
пр
=
Q
0
/f
к
(где
Q
0
— объ-
емный расход воды в контуре циркуляции;
f
к
— площадь проходного
сечения канала). В условиях превышения движущего напора, возни-
кающего из-за разности плотностей однофазной (перед устройством
подачи воздуха) и двухфазной сред (в верхней части канала перед сепа-
рацией воздуха), гидравлического сопротивления контура в последнем
развивается циркуляция. В пределах канала от сечения вдува возду-
ха до его сепарации наблюдается движение двухфазной среды. Для
измерения пульсаций в нескольких сечениях по длине канала выпол-
нены отборы давления, соединенные с пьезорезистивными датчиками
пульсаций давления короткими (менее 50 мм) импульсными линия-
ми. Пьезорезистивные датчики пульсаций давления имеют чувстви-
тельный элемент в виде плоской мембраны из монокристаллического
кремния [4].
На внешней стороне плоской мембраны (по отношению к воздей-
ствующему на нее двухфазному потоку) в поверхностном слое мето-
дом диффузии сформирован тензорезистивный мост и схема компен-
сации температурной погрешности его чувствительности. Мембрана
воспринимает нестационарное гидродинамическое воздействие (пуль-
сации давления) двухфазного потока, деформируется, а пьезорезистив-
ный мост формирует соответствующий сигнал по напряжению.
Воздушные пузыри перемещаются вместе с водой и формируют
импульсы давления, которые и регистрируются датчиками пульсаций
давления. В зависимости от режима течения (пузырьковый, снаряд-
ный и т.д.) размеры газовых включений (пузырей), их распределе-
ние по сечению области течения, относительные скорости газовых
20 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 3