В ПГУ запатентовали первый в мире способ электрической оценки кавитации

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) первыми в мире предложили осуществлять контроль кавитации с помощью регистрации электрических параметров. Этот подход, по мнению авторов, может положить начало принципиально новому направлению в измерительной технике. Изобретение запатентовано, собран первый макетный образец.

Кавитация — одно из самых разрушительных и наименее предсказуемых явлений в гидродинамике. Оно возникает там, где есть движение воды, например, при работе гребных винтов, элементов турбин и насосов. Образующиеся в воде крошечные пузырьки (кавитационные каверны) при схлопывании создают температуру до 20 000 оС и сверхзвуковые гидроудары. Последствия кавитации серьезны: эрозия металла, микротрещины, дефекты, ускоренный износ. Известны случаи, когда кавитация повреждала даже многометровые бетонные стены водосбросов крупных плотин ГЭС.

Контроль кавитации — сложная инженерная задача. Существующие методы недостаточно точны, при этом трудоемки и дорогостоящи. В частности, для измерения звука и ультразвука в водной среде используют гидрофон. Это своеобразный подводный «микрофон», который улавливает шум кавитационных пузырьков на фоне постороннего шума (грохот работающего агрегата). Однако стоимость таких приборов высокая. Как правило, их применяют только в лабораторных условиях.

Ученые ПГУ изобрели и запатентовали новый способ оценки активности кавитации в водной дисперсной системе, основанный на использовании в качестве первичного преобразователя сигнала гальванической пары. Чувствительный элемент (датчик) состоит из двух электродов, сделанных из двух металлов с разной восстановительной активностью. Авторы использовали для этого медь и цинк, однако, подчеркивают ученые, электроды можно собирать и из других металлов, различающихся по своей химической активности.

Эксперименты проводили в ультразвуковой ванне. В ней искусственно создавали кавитацию, погружали в воду гальваническую пару и фиксировали показания амперметра и осциллографа.

«Чувствительный элемент опускается в водную среду. Последняя выступает в роли электролита. Между пластинами возникает электрический ток. При появлении кавитации параметры тока меняются. Такой подход позволяет быстро, точно и недорого оценивать активность кавитации. Измерение становится электрическим, стало быть — оперативным и доступным», — рассказал один из авторов изобретения, заведующий лабораторией критических технологий Научно-исследовательского института фундаментальных и прикладных исследований ПГУ, кандидат технических наук Сергей Кочкин.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации