تحلیل عددی دو بعدی و سه بعدی پدیده سوپرکاویتاسیون در حالت تزریق و بدون تزریق بخار و هوا بر روی سطح متحرک زیر سطحی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

2 دکتری هوافضا، مرکز تحقیقات، تهران

چکیده

در این مقاله پدیده سوپرکاویتاسیون بر روی سطوح زیر سطحی در حالت تزریق گاز بررسی می‌گردد. پدیده کاویتاسیون، یکی از پیچیده‌ترین مسائل در دینامیک سیالات است، که تاکنون توسط محققان بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل ماهیت پدیده‌ کاویتاسیون، در بعضی از موارد وجود آن مشکل‌ساز است، که باید از بوجود آمدن آن پیشگیری کرد. ولی در بعضی از موارد وجود آن مفید است که محققان سعی بر تولید، توسعه و کنترل آن دارند. در این مطالعه وجود پدیده کاویتاسیون به عنوان یک عامل موثر و مثبت در نظر گرفته می‌شود که به دلیل کاربرد و حساسیت آن باید کنترل دقیقی برروی آن داشت. برای افزایش دقت محاسبات، مدل جریان مغشوش RSM به عنوان مدل جریان آشفته مناسب برای بررسی جریان در تحلیل پدیده کاویتاسیون انتخاب گردید. بخش عمده این مقاله به بررسی مسئله تزریق گاز در مدل‌های زیرسطحی برای تقویت ابرکاواک به منظور کاهش نیروی پسا در سیستم مربوط می‌شود. از آنجا که تحلیل های مربوط به اجسام زیر سطحی در اندازه های دقیق، بسیار زمانبر و پر هزینه است لذا در این مقاله مقایسه عدد بدون بعد نسبت طول ابر کاواک به طول جسم در دو مدل مشابه و متناسب اما با اندازه های متفاوت انجام پذیرفت. نتایج نشان می‌دهد که تزریق بخار آب باعث کاهش نیروی مقاوم نخواهد شد در حالی که تزریق هوا باعث می‌شود که اطراف زیر سطحی لایه نازکی از هوا قرار گیرد که باعث کاهش نیروی مقاوم سیال می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Reichardt H (1945) The physical laws governing the cavitation bubbles produced behind solids of revolution in a fluid flow. Rep.UM6628. Gottingen: The Kaiser Wilhelm Institute for Hydrodynamic Research.

[2] Efros DA (1946) Hydrodynamic theory of two-dimensional flow with cavitation. DoklAkad Nauk SSSR  51: 267-270.

[3] Tulin MP (1964) Supercavitating flows Small perturbation theory. J Ship Res 7(3): 16-37.

[4] Cuthbert J, Street R (1964) An approximate theory for supercavitating flow about slender bodies of revolution, LMSC Report, Lockheed Missiles and Space Co.

[5] Brennen CA (1969) Numerical solution of axisymmetric cavity flows. J Fluid Mech 3(7): 671-688.

[6] Chou YS (1974) Axisymmetric cavity flows past slender bodies of revolution. J Hydrodyn 8(1): 13-18.

[7] Aitchison JM (1984) The numerical solution of planar and axisymmetric cavitational flow problems. Comput Fluids 12(1): 55-65.

[8] Uhlman JS (1989) The surface singularity or boundary integral method applied to supercavitating hydrofoils. J Ship Res 3:1.

[9] Hase PM (2003) Interior source methods for planar and axisymmetric supercavitat- ing flows. PHD Thesis, The university of Adelide.

[10] Verghese AN, Uhlman JS, Kirschner IN (2005) Numerical analysis of high Speed bodies in partially cavitation axisymmetric flow. J Fluids Eng Trans ASME 127:41-54.

[11] Shafaghat R, Hosseinalipour SM, Shariatifard A (2007) Numerical analysis of a two dimensional bounded supercavitation flow. 15th Annual Conferences of the CFD Society of Canada.

[12] Kinnas SA, Mishima S, Savineau C (1995) Application of optimization techniques to the design of cavitating hydrofoils and wings. International Sym-posium on Cavitation Deauville, France.

[13] Mishima Sh, Kinnas SA (1995) A numerical optimization technique applied to the design of two-dimensional cavitating hydrofoil sections. J Ship Res 3(1) .

[14] شمس الدینی ر، قدسی ر (1389) بررسی مدل‌های آشفتگی در پیش‌بینی جریان کاویتاسیون برروی لبه حمله یک هیدروفویل NACA0009. اولین همایش ملی هیدرودینامیک کاربردی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.

[15] Bouziad, YA (2006) physical modelling of leading edge cavitation: computationalmethodologies and application to hydraulic machinery. Lausanne, EPFL, 2006.

[16] Li-ping J, Cong W, Ying-jie W, Wang HB, Zhang JZ, Kai-ping Y (2006) Numerical simulation of artificial simulation of artificial ventilated cavity. J Hydrodyn 18(3): 273-279.

[17] Bin J, Xian-wu L, Peng X, Zhang Y, Wu Y, Xu H (2010) Numerical investigation of the ventilated cavitating flow around an underwater vehicle based on a three –component cavitation model. J Hydrodyn 22(6): 753-759.

[18] محمدنوری نوروز، ریاحی محمد، ولی­پور علی (1391) ارائه مدل عددی بدون بعد در تحلیل نویز آکوستیکی پدیده سوپرکاویتاسیون با استفاده از روش اغتشاشات، مجله مهندسی مکانیک مدرس 153-146 :(5)12.

[19] معرفت م، طهماسبی س، انصاری م (1394) شبیه‌سازی عددی سوپرکاویتاسیون و محاسبه طول کاواک اطراف یک جسم غوطه ور، مجله مهندسی مکانیک مدرس 196-187 :(8)15.

[20] فروزانی ح، سرانجام ب، کمالی ر، عبداللهی فر ع (1395) تحلیل برخورد زمانمند الاستوپلاستیک پرتابه پرسرعت با سطح آب. مجله مکانیک سازه­ها و شاره­ها 298-281 :(3)6.

[21] فروزانی ح، سرانجام ب، کمالی ر، ربیعی ع (1396) شبیه سازی عددی و بررسی تجربی حرکت یک جسم پرسرعت زیرسطحی. مجله مکانیک سازه­ها و شاره­ها 230-217 :(1)7.