Abstract
The present work is based on extensive data of combined measurements of incipient cavitation for axisymmetric bodies and of water quality characterized by its tensile strength, which was measured in a vortex-nozzle chamber developed at the Obernach Hydraulic Research Laboratory. The test program comprised the variation of all essential parameters influencing cavitation performance (shape and size of the bodies, system pressure, velocity and turbulence level of the undisturbed flow, tensile strength of water). The results show that the turbulence of the undisturbed flow affects cavitation inception only slightly, while changes in the tensile strength influence the results in a dramatical way. Due exclusively to the variability in water quality the cavitation indices vary up to five or six hundred per cent. The large scatter of test results which often leads to a wide range of values for comparative tests in other tunnels and makes the extrapolation of cavitation data from model to prototype to a risky matter has its origin mainly in uncontrolled deviations of water quality. If the rising of a tensile strength in the water is prevented during the time of the test runs and this water quality with no tensile strength is permanently controlled by measurements in
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Eickmann, G.
Scaling effects at onset of cavitation. Establishment of fundamental laws in consideration of the main influencing parameters; Massstabseffekte bei der beginnenden Kavitation. Ihre gesetzmaessige Erfassung unter Beruecksichtigung der wesentlichen Einflussgroessen.
Germany: N. p.,
1992.
Web.
Eickmann, G.
Scaling effects at onset of cavitation. Establishment of fundamental laws in consideration of the main influencing parameters; Massstabseffekte bei der beginnenden Kavitation. Ihre gesetzmaessige Erfassung unter Beruecksichtigung der wesentlichen Einflussgroessen.
Germany.
Eickmann, G.
1992.
"Scaling effects at onset of cavitation. Establishment of fundamental laws in consideration of the main influencing parameters; Massstabseffekte bei der beginnenden Kavitation. Ihre gesetzmaessige Erfassung unter Beruecksichtigung der wesentlichen Einflussgroessen."
Germany.
@misc{etde_10124670,
title = {Scaling effects at onset of cavitation. Establishment of fundamental laws in consideration of the main influencing parameters; Massstabseffekte bei der beginnenden Kavitation. Ihre gesetzmaessige Erfassung unter Beruecksichtigung der wesentlichen Einflussgroessen}
author = {Eickmann, G}
abstractNote = {The present work is based on extensive data of combined measurements of incipient cavitation for axisymmetric bodies and of water quality characterized by its tensile strength, which was measured in a vortex-nozzle chamber developed at the Obernach Hydraulic Research Laboratory. The test program comprised the variation of all essential parameters influencing cavitation performance (shape and size of the bodies, system pressure, velocity and turbulence level of the undisturbed flow, tensile strength of water). The results show that the turbulence of the undisturbed flow affects cavitation inception only slightly, while changes in the tensile strength influence the results in a dramatical way. Due exclusively to the variability in water quality the cavitation indices vary up to five or six hundred per cent. The large scatter of test results which often leads to a wide range of values for comparative tests in other tunnels and makes the extrapolation of cavitation data from model to prototype to a risky matter has its origin mainly in uncontrolled deviations of water quality. If the rising of a tensile strength in the water is prevented during the time of the test runs and this water quality with no tensile strength is permanently controlled by measurements in the vortex-nozzle chamber the scattering of values disappears and general, simple relationships for pressure-, velocity- and size-scale effects become apparent. These similarity relations can be made free from water quality effects by introducing instead of vapour pressure a critical pressure deducible from the measured tensile strength. Investigations of flow fields in the vicinity of the cavitation zones by Laser Doppler Anemometer lead to a better understanding of the deduced relationships. (orig.). [Deutsch] Grundlage der Arbeit bilden umfangreiche Datenreihen von kombinierten Messungen der beginnenden Kavitation an rotationssymmetrischen Testkoerpern und der Qualitaet des verwendeten Wassers, charakterisiert durch seine Zugspannungsfestigkeit, die mit Hilfe des in Obernach entwickelten Wirbelduesenprinzips gemessen wurde. Das Versuchsprogramm umfasste dabei die Variation aller wesentlichen auf das Kavitationsgeschehen wirkenden Einflussgroessen (Form und Durchmesser der Testkoerper, Systemdruck, Geschwindigkeit und Turbulenzgrad der Anstroemung, Zugspannungsfestigkeit des Wassers). Die Ergebnisse zeigen, dass die Turbulenz der Anstroemung einen relativ kleinen Einfluss auf den Kavitationsbeginn hat, unterschiedliche Zugspannungsfestigkeiten sich aber auf dramatische Weise auswirken. Je nach Wasserqualitaet ergeben sich Schwankungen der Thomazahl bis zum fuenf- oder sechsfachen. Das bekannte weite Streuen der Ergebnisse von Kavitationsuntersuchungen, das eine Reproduzierbarkeit in anderen Testeinrichtungen haeufig verhindert und die Uebertragung von Modellergebnissen auf die Grossausfuehrung zu einem unsicheren Wagnis werden laesst, muss zu seinem wesentlichen Teil in unkontrollierten Schwankungen der Wasserqualitaet begruendet sein. Wird waehrend der Versuchszeit der Aufbau einer Zugspannungsfestigkeit des Wassers jedoch unterbunden und diese Wasserqualitaet ohne Zugspannungsfestigkeit durch Messungen mit der Wirbelduese laufend kontrolliert, entfallen diese Schwankungen und es zeigen sich allgemeine, einfache Beziehungen fuer die Druck-, Geschwindigkeits- und Groessenmassstabseffekte. Diese Massstabsbeziehungen erhalten eine von der Wasserqualitaet unbeeinflusste Gueltigkeit, wenn an Stelle des Dampfdrucks ein aus der gemessenen Zugspannungsfestigkeit abgeleiteter kritischer Druck als Referenzwert angesetzt wird. (orig./GL).}
issue = {no. 69}
place = {Germany}
year = {1992}
month = {Dec}
}
title = {Scaling effects at onset of cavitation. Establishment of fundamental laws in consideration of the main influencing parameters; Massstabseffekte bei der beginnenden Kavitation. Ihre gesetzmaessige Erfassung unter Beruecksichtigung der wesentlichen Einflussgroessen}
author = {Eickmann, G}
abstractNote = {The present work is based on extensive data of combined measurements of incipient cavitation for axisymmetric bodies and of water quality characterized by its tensile strength, which was measured in a vortex-nozzle chamber developed at the Obernach Hydraulic Research Laboratory. The test program comprised the variation of all essential parameters influencing cavitation performance (shape and size of the bodies, system pressure, velocity and turbulence level of the undisturbed flow, tensile strength of water). The results show that the turbulence of the undisturbed flow affects cavitation inception only slightly, while changes in the tensile strength influence the results in a dramatical way. Due exclusively to the variability in water quality the cavitation indices vary up to five or six hundred per cent. The large scatter of test results which often leads to a wide range of values for comparative tests in other tunnels and makes the extrapolation of cavitation data from model to prototype to a risky matter has its origin mainly in uncontrolled deviations of water quality. If the rising of a tensile strength in the water is prevented during the time of the test runs and this water quality with no tensile strength is permanently controlled by measurements in the vortex-nozzle chamber the scattering of values disappears and general, simple relationships for pressure-, velocity- and size-scale effects become apparent. These similarity relations can be made free from water quality effects by introducing instead of vapour pressure a critical pressure deducible from the measured tensile strength. Investigations of flow fields in the vicinity of the cavitation zones by Laser Doppler Anemometer lead to a better understanding of the deduced relationships. (orig.). [Deutsch] Grundlage der Arbeit bilden umfangreiche Datenreihen von kombinierten Messungen der beginnenden Kavitation an rotationssymmetrischen Testkoerpern und der Qualitaet des verwendeten Wassers, charakterisiert durch seine Zugspannungsfestigkeit, die mit Hilfe des in Obernach entwickelten Wirbelduesenprinzips gemessen wurde. Das Versuchsprogramm umfasste dabei die Variation aller wesentlichen auf das Kavitationsgeschehen wirkenden Einflussgroessen (Form und Durchmesser der Testkoerper, Systemdruck, Geschwindigkeit und Turbulenzgrad der Anstroemung, Zugspannungsfestigkeit des Wassers). Die Ergebnisse zeigen, dass die Turbulenz der Anstroemung einen relativ kleinen Einfluss auf den Kavitationsbeginn hat, unterschiedliche Zugspannungsfestigkeiten sich aber auf dramatische Weise auswirken. Je nach Wasserqualitaet ergeben sich Schwankungen der Thomazahl bis zum fuenf- oder sechsfachen. Das bekannte weite Streuen der Ergebnisse von Kavitationsuntersuchungen, das eine Reproduzierbarkeit in anderen Testeinrichtungen haeufig verhindert und die Uebertragung von Modellergebnissen auf die Grossausfuehrung zu einem unsicheren Wagnis werden laesst, muss zu seinem wesentlichen Teil in unkontrollierten Schwankungen der Wasserqualitaet begruendet sein. Wird waehrend der Versuchszeit der Aufbau einer Zugspannungsfestigkeit des Wassers jedoch unterbunden und diese Wasserqualitaet ohne Zugspannungsfestigkeit durch Messungen mit der Wirbelduese laufend kontrolliert, entfallen diese Schwankungen und es zeigen sich allgemeine, einfache Beziehungen fuer die Druck-, Geschwindigkeits- und Groessenmassstabseffekte. Diese Massstabsbeziehungen erhalten eine von der Wasserqualitaet unbeeinflusste Gueltigkeit, wenn an Stelle des Dampfdrucks ein aus der gemessenen Zugspannungsfestigkeit abgeleiteter kritischer Druck als Referenzwert angesetzt wird. (orig./GL).}
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