Experiments are carried out to investigate the effect of radial tip clearance on a turbopump inducer, which has two blades with inlet tip blade angle of 7.8 degree and tip solidity of 2.7. Hydraulic and cavitation tests are performed for three cases of tip clearance ratio, that is, 0.026, 0.053, and 0.079. With increase in the tip clearance, inducer head and pressure on the inducer tip decrease. Attached cavitation and cavitation surge are observed in the cavitation tests. In the attached cavitation one cell rotates at the same rotational speed as that of the inducer. Cavitation performance deteriorates with increase in the tip clearance. The level of casing vibration increases in the cavitation condition and the level is very high when the attached cavitation appears.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2004.03a
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pp.240-244
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2004
Characteristics of steady and unsteady cavitation in a turbopump inducer were investigated in this paper. To see the effect of tip clearance on the inducer performance, three cases of tip clearance were tested. The helical inducer, which has two blades with inlet tip blade angle of 7.8 degree and tip solidity of 2.7, was tested in the water. In the non-cavitating condition, the inducer head decreased with increase in the tip clearance. Rotating cavitation and cavitation surge were observed through unsteady pressure measurements at the inducer inlet. The cell number and propagation speed of the rotating cavitation were determined through cross-correlation analysis. During the rotating cavitation one cell rotated at the same rotational speed as that of the inducer rotation and the cavitation surge did not rotate. The critical cavitation number increased with increase in the tip clearance at the same flow rate, but the change of critical cavitation number was small at the nominal flow rate.
In order to design a propeller with high efficiency and excellent cavitation performance, theoretical and experimental studies on the cavitation and noise characteristics according to the blade section shape are essential. In general, sheet cavitation, bubble cavitation, and cloud cavitation are the main causes of hull vibration and propeller surface erosion. However vortex cavitation, which has the greatest influence on the noise level because the fastest CIS in ship propeller, has been researched for a long time and studies have been conducted recently to control it. In this experiment, the development process of cavitation was measured by using three dimensional wings with two different wing section and wing tip shapes, and the noise level at that time was evaluated. In addition, we evaluated the relationship between cavitation inception and hydrodynamic force using three component load cell and we measured the velocity field of wing wake using LDV.
Steady and unsteady cavitation characteristics of turbopump inducer were investigated in this paper. To investigate the effect of blade angle on the inducer performance, three inducers with inlet tip blade angle of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ},\;6.1^{\circ}$, respectively, were tested. For $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the non-cavitating condition, head decreased linearly with flow rate, but head-flow rate curve had a dip at the flow coefficient ${\psi}=0.065$ for $6.1^{\circ}$ inducer. Attached cavitation and cavitation surge were found in the $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the cavitation tests. During the attached cavitation one cell rotated at the same rotational speed as that of the inducer. The cavitation surge did not rotate and the oscillating frequency was $7{\sim}20\;Hz$. From the curve of the critical cavitation number versus flow rate, it was found that the steady cavitation performance of $6.1^{\circ}$ inducer was much lower than that of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers.
In the present investigation, influence of various material parameters on the cavitation erosion resistance of concrete was investigated on the basis of laboratory experiments. As there is no well-established laboratory test method for evaluating the cavitation resistance of concrete, a test set up called 'cavitation jet' was specially established in the present study in order to simulate the cavitation phenomenon experienced in the hydraulic structures. Various mixtures of concrete were designed by varying the grade of concrete, type and quantity of pozzolana, type of aggregates and cement type to develop good cavitation resistant concrete constructed using marginal aggregates. Three types of aggregates having three different Los Angeles abrasion values (less than 30%, between 30% and 50% and more than 50%) were employed in this study. To evaluate the cavitation resistance a total of 60 cylindrical specimens and 60 companion cubes were tested in the laboratory respectively. The results indicate that cavitation resistance of concrete degrades significantly as the L.A. abrasion value of aggregates goes beyond the 30% value. Incorporation of pozzolanic admixtures was seemed to be beneficial to enhance the cavitation resistance of concrete. Influence of other material parameters on the cavitation resistance of concrete was also noted and important observations have been made in the paper.
Cu alloy is widely used for marine applications due to its excellent ductility and high resistance for corrosion as wells as cavitation. However, long term exposure of the material to marine environments may result in damages caused by cavitation and corrosion. Water cavitation peening has been introduced in order to improve resistance of Cu alloy to corrosion and cavitation. The technology induces compressive residual stress onto the surface, and thus enhances the fatigue strength and life. In this study, the characteristics of the material were investigated by using water cavitaiton peening technique, and results showed that 2 minutes of water cavitation peening indicated the considerable improvement in hardness. On the other hand, over 10 minutes of water cavitation peening accelerated damages to the surface. In the case of ALBC3, water cavitation peening in the range of 2 to 10 minutes has shown the excellent durability and corrosion resistance while minimizing surface damages.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.10
no.3
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pp.254-263
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2017
The cavitation erosion remains an industrial issue for many applications. This paper deals with the cavitation intensity, which can be described as the fluid mechanical loading leading to cavitation damage. The estimation of this quantity is a challenging problem both in terms of modeling the cavitating flow and predicting the erosion due to cavitation. For this purpose, a numerical methodology was proposed to estimate cavitation intensity from 3D unsteady cavitating flow simulations. CFD calculations were carried out using Code_Saturne, which enables U-RANS equations resolution for a homogeneous fluid mixture using the Merkle's model, coupled to a $k-{\varepsilon}$ turbulence model with the Reboud's correction. A post-process cavitation intensity prediction model was developed based on pressure and void fraction derivatives. This model is applied on a flow around a hydrofoil using different physical (inlet velocities) and numerical (meshes and time steps) parameters. The article presents the cavitation intensity model as well as the comparison of this model with experimental results. The numerical predictions of cavitation damage are in good agreement with experimental results obtained by pitting test.
This paper was studied on the cavitation instability of a Solution Pump Inducer in an absorption chiller-heater. Inlet pressure of LiBr and rotational speed at nominal mode are 2,800 Pa and 3,500 rpm respectively. Due to the marginal operation of available NPSH, the cavitation performance of the inducer is critical for the stable operation without the deterioration of head performance. In the study, cavitation performance and its mode of instability was investigated experimentally. Water was used as the working fluid and the test inducer was scaled up as 1.75 times for detail measurements and flow visualization. Inlet pressure was controlled by a vacuum pump. This research focused on types of cavitation instability and phenomena to investigate the possibility of harmful damage due to cavitation instability. Casing wall pressure and instantaneous inlet pressure was measured to observe the unsteady flow characteristics. Through the visualization and spectrum analysis of pressure, the occurrence region and intensity of asymmetric cavitation and cavitation surge are analyzed in the test inducer.
Steady and unsteady cavitation characteristics of turbopump inducer were investigated in this paper. To see the effect of blade angle on the inducer performance, three inducers with inlet tip blade angle of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ},\;6.1^{\circ}$, respectively, were tested. For $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the non-cavitating condition, head decreased linearly with flow rate, but head-flow rate curve had a dip at the flow coefficient ${\Phi}=0.065\;for\;6.1^{\circ}$ inducer. Rotating cavitation and cavitation surge were found in the $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers in the cavitation tests. During the rotating cavitation one cell rotated at the same rotational speed as that of the inducer. The cavitation surge did not rotate and the oscillating frequency was $7{\sim}20\;Hz$. From the curve of the critical cavitation number versus flow rate, it was found that the steady cavitation performance of $6.1^{\circ}$ inducer was much lower than that of $7.8^{\circ},\;7.0^{\circ}$ inducers.
Cavitation corrosion in many industrial plants has recently become a serious issue. Cavitation corrosion has generally been investigated using a vibratory method based on ASTM G32 standard, and the test can be divided into direct cavitation and indirect cavitation. Cavitation corrosion test uses the vibration frequency of the horn of 20 kHz with constant peak-to-peak displacement amplitude. In this work, the peak-to-peak amplitude was controlled from 15 ㎛ to 85 ㎛, and electrochemical measurements were obtained during indirect cavitation. The relationship between cavitation corrosion rate and electrochemical properties was discussed. Corrosion steps of carbon steel at the initial stage under cavitation condition in 3.5 % NaCl can be proposed. When the cavitation strength is relatively low, corrosion of the steel is more affected by the electrochemical process than by the mechanical process; but when the cavitation strength is relatively high, corrosion of the steel is affected more by the mechanical process than by the electrochemical process. This work confirmed that the critical ultrasonic amplitude of 0.42 %C carbon steel is 53.8 ㎛, and when the amplitude is less than 53.8 ㎛, the corrosion effect during the cavitation corrosion process is higher than the mechanical effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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