چکیده

لازمه افزایش سرعت اجسام غوطه ور در آب، کاهش اصطکاک پوسته ای است. برای این منظور روش های گوناگونی مانند تزریق پلیمر و تزریق میکرو حباب روی سطح جسم غوطه ور مورد استفاده قرار می گیرد. روش دیگری که می توان به آن اشاره کرد پدیده شوپر کاویتاسیون  است. هنگامی که سرعت حرکت جسم در سیال مایع از یک حدی بیشتر شود از ایجاد کاویتاسیون نیست  ولی می توان با افزایش  منطقه حباب بخار آب تا کل سطح  جسم، به فوائدی دست پیدا نمود که به این حالت سوپرکاویتاسیون گفته می شود. حجم بخار تولید شده با سرعت جریان افزایش می یابد و در نهایت کل سطح پشت کویتیتور را فرا می گیرد. پس سطح  جسم هیچ  گونه تماسی با مایع نداشته و  غوطه ور در بخار خواهد شد. در نتیجه نیروی درگ لزجی به کمترین مقدار خود خواهد رسید. یکی از عوامل ایجاد حباب کاویتاسیون، کویتیتور است. شکل هندسی کویتیتور در ایجاد کاویتاسیون، اندازه حباب تولید شده و مقد ار نیروی درگ نقش اساسی دارد. کویتیتور دیسکی نسبت به کویتیتورهای دیگر بالاترین حجم بخار را در شرایط یکسان دارد و می توان این گونه در نظر گرفت که کویتیتورهای دیگر ضریبی از این حجم بخار را ایجاد می کنند. هدف از این پژوهش شبیه سازی عددی پدیده سوپر کاویتاسیون بر سطح اژدر با دماغه دیسکی و بررسی حجم بخار تشکیل  شده در بازهای مشخص از اعداد کاویتاسیون و محاسبه تغییرات ضریب درگ اصطکاکی می باشد. حل جریان با استفاده از نرم افزار فلوئنت، مدل کا ویتاسیون دو فازه  Mixture و مدل جریان آش فته RNG-k انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی عدد نشان می دهد که کاهش عدد کاویتاسیون سبب افزایش حجم حباب بر سطح اژدر و متقابلاً کاهش ضریب درگ اصطکاکی می شود. برای صحت سنجی الگوریتم حل عددی، نتایج شبیه سازی عددی برای کویتیتور دیسکی انجام گرفته و تاثیر تغییر  عدد کاویتاسیون در طول حباب با نتایج تجربی مقایسه شده و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شده است. جهت انجام  مطالعات اولیه ابتدا جریان آشفته در کانال برای عدد رینولدز 5600 به روش های مختلف عددی مورد بررسی قرار گفته و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده است. در ادامه با قرار دادن دیسک در کانال رفتار جریان همراه با حباب  کاویتاسیو مورد بررسی قرار گرفته است.

کلمات کلیدی :کاویتاسیون، سوپر کاویتاسیون، کویتیتور، درگ اصطکاکی، حباب کاویتاسیون

کاویتاسیون در پره کشتی

کاویتاسیون در پره کشتی

فصل اول :طرح مسئله  کاویتاسیون …………………………. 1

کاویتاسیون یکی از اصلیترین مسایلی است که همواره مهندسین را با مشکل مواجه ساخته است.  دستگاههای هیدرولیکی باید به گونه ای طراحی شوند که از وقوع کاویتاسیون جلوگیری شود یا حداقل وقوعکاویتاسیون در شرایط کنترل شده ای رخ دهد که برای بازده هیدرودینامیکی مضر نباشد. وقوع کاویتاسیون شدید نه تنها باعث ایجاد صدا و آسیبهای جدی به تجهیزات مکانیکی میشود، بلکه باعث کاهش شدیدبازده کاری و عملکرد نیز میشود.  هنگام افزایش سرعت حرکت یک جسم در یک مایع از ایجاد کاویتاسیون گریزی نیست. این امر در وهله  اول پدیدهای مضر بنظر میرسد، ولی میتوان با افزایش منطقه حباب بر روی سطح جسم به فوایدی از جمله  کاهش نیروی درگ دست یافت. به این حالت سوپرکاویتاسیون گفته میشود. یکی از پارامترهای مهم در  جریان سوپرکاویتاسیون نرخ تولید بخاراست. در صورتی که حجم بخار تولید شده نسبت به سرعت  جریان افزایش یابد، جریان سوپرکاویتاسیون افزایش یافته و سطح کویتیتور هیچ گونه تماسی با مایع نداشته  و غوطهور در بخار خواهد شد. در نتیجه نیروهای درگ فشاری و لزجی به کمترین مقدار خود خواهند رسید.  یکی از عوامل ایجاد حباب کاویتاسیون، کویتیتور است. شکل هندسی کویتیتور در ایجاد کاویتاسیون، اندازه  حباب تولید شده و مقدار نیروی درگ نقش اساسی دارد. از آنجایی که کویتیتور دیسکی نسبت به کویتیتورهای دیگر بالاترین حجم بخار را در شرایط یکسان دارد و میتوان اینگونه در نظر گرفت که  کویتیتورهای دیگر ضریبی از این حجم بخار را ایجاد میکنند در این پژوهش شبیه سازی عددی پدیده سوپرکاویتاسیون بر سطح اژدر با دماغه دیسکی است و بررسی حجم بخار تشکیل شده در بازهای مشخص از  اعداد کاویتاسیون و مقایسه ضریب درگ اصطکاکی میباشد حل جریان بر اساس روش حجم محدود غیر  صریح و به کمک مدل کاویتاسیون چند فازه Mixture و مدل جریان آشفته RNG ε-k انجام گرفته  است. برای صحت سنجی الگوریتم حل عددی، نتایج شبیهسازی عددی برای کویتیتور دیسکی انجام گرفته و  تأثیر تغییر عدد کاویتاسیون در طول حباب با نتایج تجربی مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان میدهد.  پارامترهای مجهول، ضریب درگ اصطکاکی، توزیع فشار روی دیسک و مقدار حجم بخار میباشد. برای  محاسبه پارامترهای مجهول از مدلهای Mixture و ε-k RNG و از نرم افزار فلوئنت استفاده میشود.  متغیرهای موجود در این مسئله سرعت جریان، عدد کاویتاسیون میباشند
1-2- اهمینت و ضرورت تحقیق………………………………………………………………………………….3

امروزه سوپرکاویتاسیون کاربردهایی در صنایع مختلف پیدا کرده است. در سیستمهای رانش و مکش، در  پزشکی، در مسائل زیست محیطی و بیولوژیکی و در انژکتورهای سوخت میتوان از این پدیده استفاده کرد. علاوه بر این برای کاهش نیروی درگ در کاربردهای نظامی مانند اژدرها از اهمیت خاصی برخوردار است.

1-3-تعریف کاویتاسیون………………………………………………………………………………………3

کاویتاسیون به معنی تشکیل حبابهای بخار در مناطق کم فشار میدان جریان مایع و ترکیدن این حباب-  ها در مناطق پر فشار است. کاویتاسیون مشابه جوشیدن مایع است، با این تفاوت که جوشیدن در اثر دمای بالا روی میدهد و کاویتاسیون در اثر کاهش فشار. این تفاوت در جهت تغییر حالت در دیاگرام فازی، بیشتر از آنچه تصور میشود موثر است. امکان ایجاد تغییر سریع یکنواخت در دمای معینی از حجم مایع غیر ممکن است. بلکه در اغلب موارد تغییر دما در اثر انتقال حرارت از طریق مرزهای جامد روی میدهد. بنابراین،جزئیات فرایند جوشیدن عموماً مربوط به جزئیات تعامل حبابهای بخار با سطح جامد و لایه مرزی حرارتی روی سطح میباشد. از طرف دیگر، تغییر فشار یکنواخت و سریع پدیده رایجی است، بنابراین جزئیات فرایند کاویتاسیون ممکن است با آنچه در فرایند جوشیدن وقوع مییابد بسیار متفاوت باشد. همان اصلی که باعث پرواز یک هواپیما میشود، موجب پدید آمدن پدیده کاویتاسیون در اطراف یک  شناور میگردد و میتوان هر دو حالت را به وسیله اصل برنولی 1 توضیح داد. هرگاه سرعت سیالی افزایش یابدبا نگرش به اصل بقای انرژی، از فشار آن کاسته میشود. هر گاه دمای مایع، در فشار ثابت افزایش و یا فشار  آن در دمای ثابت، کاهش یابد، در نهایت حالت مایع شروع به تغییر کرده و حبابهای پر شده از بخار آب و یا  گاز تولید میگردند. این حبابها را میتوان به عنوان فضاهای خالی2 در مایع در نظر گرفت. بنابراین هم به وسیله افزایش دما در فشار ثابت و هم کاهش فشار در دمای ثابت، حباب در مایع بوجود  میآید. نخستین روش جوشیدن3 و دومین روش کاویتاسیون4 نام دارد. بنابراین کاویتاسیون باعث ایجادحباب در یک مایع در اثر کاهش فشار آن مایع میگردد.

1-4 فشار بخار ……………………………………………………………………………………………………..4
1-4- 1 حالت تعادل……………………………………………………………………………………………….. 4
1-5 تفاوت کاویتاسیون با جوشش ……………………………………………………………………………….5
1-6 فاکتورهای موثر در پدیده کاویتاسیون ………………………………………………………………………7
1-7 شکلهای اصلی بخار کاویتاسیون ……………………………………………………………………………9
1-8 ناحیه های کاویتاسیون ……………………………………………………………………………………. 10
1-9 عدد کاویتاسیون ……………………………………………………………………………………………. 10
1-10 ویژگی های کاویتاسیون ………………………………………………………………………………… 11
1-11 طبقه بندی کاویتاسیون …………………………………………………………………………………..12
1-12 انواع کاویتاسیون …………………………………………………………………………………………..13
1-13 تأثیرات و اهمیت کاویتاسیون …………………………………………………………………………….13
1-14 -سوپر کاویتاسیون…………………………………………………………………………………………14
1-14- 1 فشار حفره …………………………………………………………………………………………….16
1-14-2 طول حباب ……………………………………………………………………………………………..17
1-14-3 کاویتاسیون ثابت ………………………………………………………………………………………18
1-14-4 جداسازی حفره از سطح صلب ……………………………………………………………………..19
1-14-5 عوامل مؤثر بر سوپرکاویتاسیون ……………………………………………………………………. 20
1-14-6 سوپرکاویتاسیون به عنوان روشی جهت کاهش نیروی درگ …………………………………… 20
1-15 کاربرد در صنایع نظامی …………………………………………………………………………………. 21
1-15- 1 اژدر اشکوال …………………………………………………………………………………………. 21
1-15-5 پروانه کشتی ها ……………………………………………………………………………………….24
1-16 اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………25
1-17 چهارچوب پایان نامه ……………………………………………………………………………………….25

‫ﻣﺎ در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ اﺑﺘﺪا ﺑﻪ ﻣﺮوری ﺑﺮ ﮐﺎر ﭘﮋوﻫﺸﮕﺮان ﻗﺒﻠﯽ در ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده از ﺣﺒﺎب ﺑﺮ روی ﺳﻄﺢ وﺳﺎﯾﻞ ‫ﻣﺘﺤﺮک در زﯾﺮ آب ﭘﺮداﺧﺘﻪاﯾﻢ و ﻧﮕﺎﻫﯽ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ انﻫﺎ در ارﺗﺒﺎط ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﺿﺮﯾﺐ درگ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ‫ﺑﻪ ﻣﯿﺰان ﺣﺒﺎب ﺑﺮ روی ﺳﻄﺢ اﻧﺪاﺧﺘﻪاﯾﻢ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺑﺮای ﺷﻨﺎﺧﺖ ﺑﻬﺘﺮ اﯾﻦ ﭘﺪﯾﺪه، اﺷﺎره ای ﺑﻪ ﻧﻈﺮﯾﺎت ‫ﻣﺨﺘﻠﻒ در ﺧﺼﻮص ﻋﻠﺖ ﮐﺎﻫﺶ درگ ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺣﻀﻮر ﺣﺒﺎب ﮐﺮدهاﯾﻢ. ‫در ﻓﺼﻮل ﺑﻌﺪی ﭘﺲ از ﻣﻌﺮﻓﯽ ﻣﻌﺎدﻻت ﺣﺎﮐﻢ و روش ﻋﺪدی ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، ﺑﺮای ﺷﺮوع ﮐﺎر ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﯾﺎﻓﺘﻪ داﺧﻞ ﮐﺎﻧﺎل ﺑﻪ روشﻫﺎی ﻋﺪدی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﭘﺮداﺧﺘﻪاﯾﻢ و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ ‫ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ روش ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻋﺪدی ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﻗﺮار دادن دﯾﺴﮏ در داﺧﻞ ﮐﺎﻧﺎل ﻣﯿﺰان ﻃﻮل ‫ﺣﺒﺎب ﺳﻮﭘﺮﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪه و ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺑﺮای ﺻﺤﺖ ﺳﻨﺠﯽ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. آﻧﮕﺎه ‫در ﻧﻬﺎﯾﺖ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺣﻀﻮر دﯾﺴﮏ در ﻧﻮک اژدر ﺑﺮای دﺳﺘﯿﺎﺑﯽ ﺑﻪ ﺣﺒﺎبﻫﺎی ﺳﻮﭘﺮ ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮﻧﯽ ﺑﺮ روی ﺳﻄﺢ ‫اژدر ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﺷﺪه اﺳﺖ و ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ در ﺟﻬﺖ ﮐﺎﻫﺶ ﺿﺮﯾﺐ درگ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﯿﺰان ﻃﻮل‫ﺣﺒﺎب در اﻋﺪاد ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.

نمایی از موشک

نمایی از موشک

فصل دوم  :مروری بر کارهای تجربی و عددی انجام شده در زمینه کاهش درگ…26

2- 1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………..27

‫اﻓﺰاﯾﺶ ﺳﺮﻋﺖ اﺟﺴﺎم ﻏﻮﻃﻪور در آب ﯾﮏ ﻫﺪف ﻣﻬﻢ اﺳﺖ ﮐﻪ دﺳﺖﯾﺎﺑﯽ ﺑﻪ آن ﻣﻌﺎدل ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ اﺻﻄﮑﺎک ‫ﭘﻮﺳﺘﻪ ای1 ﺟﺴﻢ ﻏﻮﻃﻪور در آب اﺳﺖ. در ﺻﻮرت ﮐﺎﻫﺶ اﯾﻦ اﺻﻄﮑﺎک ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﺼﺮف اﻧﺮژی، از ‫ﻣﻘﺪار آﻟﻮدﮔﯽ زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ﮐﺎﺳﺘﻪ ﺷﺪه و ﺑﺮ ﺳﺮﻋﺖ اﺟﺴﺎم ﻏﻮﻃﻪور اﻓﺰوده ﻣﯽﺷﻮد . ‫ﯾﮑﯽ از روشﻫﺎی ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﮐﺎﻫﺶ اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای، ﺣﺬف ﺗﻤﺎس ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ آب ﺑﺎ ﺳﻄﺢ ﺟﺴﻢ ‫ﻏﻮﻃﻪور ﮐﻪ ﺑﺮای دﺳﺘﺮﺳﯽ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻫﺪف ﻣﯽﺗﻮان ﺑﺎ اﯾﺠﺎد ﺣﺒﺎب ﺑﺮ روی ﺳﻄﺢ ﺟﺴﻢ ﻏﻮﻃﻪور در آب ﺑﻪ اﯾﻦ ‫ﻣﻬﻢ دﺳﺖ ﯾﺎﻓﺖ. در اﯾﻦ راﺳﺘﺎ ﻣﯽ ﺗﻮان از ﺣﺒﺎبﻫﺎی ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﯾﺎ ﺗﺰرﯾﻖ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺣﺒﺎب اﺳﺘﻔﺎده ﮐﺮد . ‫ﺑﺮای اﯾﻨﮑﻪ ﺑﻪ اﻫﻤﯿﺖ ﮐﺎﻫﺶ درگ ﻧﺎﺷﯽ از ﺣﺬف اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای ﺑﯿﺸﺘﺮ ﭘﯽ ﺑﺒﺮﯾﻢ ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ اﯾﻦ ﻧﮑﺘﻪ ‫ﺗﻮﺟﻪ ﮐﻨﯿﻢ ﮐﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺣﺮﮐﺖ ﮐﺸﺘﯽﻫﺎ و اﺟﺴﺎم ﻏﻮﻃﻪور در آب از دو ﺟﺰء اﺻﻠﯽ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ. ‫ﯾﮑﯽ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﻮج2 و دﯾﮕﺮی اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻧﺎﺷﯽ از ﻣﻮج ﺗﻮﺳﻂ ﭘﯿﺸﮕﺎﻣﺎن اﯾﻦ راه از ‫ﺟﻤﻠﻪ اﯾﻨﺎی3 ﺑﺴﯿﺎر ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ. وﻟﯽ اﻣﺮوزه ﻗﺴﻤﺖ اﻋﻈﻢ ﻧﯿﺮوی ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺣﺮﮐﺖ ﺷﻨﺎورﻫﺎ ﺑﻪ ‫ﺧﺼﻮص ﺑﺮای ﮐﺸﺘﯽﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﻋﺪد ﻓﺮود ﮐﻢ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﯾﺪکﮐﺶﻫﺎ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای ﻣﯽﺷﻮد ﮐﻪ ﻧﺎﺷﯽ از ‫ﻟﺰﺟﺖ اﺳﺖ. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ در ﻣﻘﺎﺑﻞ ﺣﺮﮐﺖ اژدرﻫﺎ ﻧﯿﺰ ﻣﯽﺗﻮان ﺑﻪ ﻧﯿﺮوی ﻣﻘﺎوم ﻧﺎﺷﯽ از اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای اﺷﺎره ‫ﮐﺮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﮐﺎﻫﺶ اﺻﻄﮑﺎک ﭘﻮﺳﺘﻪای ﯾﮏ ﻣﻮﺿﻮع ﺗﺤﻘﯿﻘﺎﺗﯽ ﻣﻬﻢ ﺑﺮای ﻣﺤﻘﻘﯿﻦ در زﻣﯿﻨﻪ ﻫﯿﺪرودﯾﻨﺎمیکی ‫ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ
2-2- سوپرکاویتاسیون به عنوان روشی جهت کاهش نیروی درگ ………………………………………..28
2-3- تاریخچه ………………………………………………………………………………………………….28
2-3- 1- کارهای تجربی …………………………………………………………………………………….. 30
2-3- 2- فعالیت های تحقیقاتی عددی در زمینه کاهش درگ ……………………………………………..33
2-4- شرایط مرزی در جریان های کاویتاسیون چند فازی …………………………………………………..34
2-5- مدل سازی عددی از کاویتاسیون طبیعی ………………………………………………………………34
2-6- روش NEMD برای مکانیزم سوپر کاویتاسیون با جسم زیر آب………………………………………..37
2-6-1- شبیه سازی کویتیتور با نوک مثلثی ………………………………………………………………..38
2-6-2-اثرات متفاوت شکل های جلوی کاویتیتور ……………………………………………………………39
2-6-3-مقایسه پارامترهای سوپرکاویتاسیون بر روی کویتیورهای استوانه ای با مقاطع مختلف………. 40
2-7- اثر سوپرکاویتاسیون روی کویتیتورهای هذلولی……………………………………………………… 41
2-8- مدل سازی کاویتاسیون در روش VOF …………………………..ا…………………………………..43
2-8- 1- کاویتاسیون بر روی دیسک …………………………………………………………………………43
2-8- 2- کاویتاسیون بر روی سیلندر …………………………………………………………………………44

رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با پیشانی تخت

رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با پیشانی تخت

فصل سوم :تئوری معادلات حاکم ………………………………….46

3- 1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………….47

‫در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﻣﻌﺎدﻻت ﺣﺎﮐﻢ ﺑﺮ ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﻋﺪدی در ﻧﺮم اﻓﺰار ﻓﻠﻮﺋﻨﺖ ﭘﺮداﺧﺘﻪ، و ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ‫ﻣﺪل ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻻت ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮای ﺣﺮﮐﺖ ﺟﺴﻢ در ﺳﯿﺎل و اﯾﺠﺎد ﺟﺮﯾﺎن ﺳﻮﭘﺮﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن و ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺣﺒﺎب ﺑﺮ روی ﺳﻄﻮح ﺟﺴﻢ ﻣﯽﭘﺮدازﯾﻢ. اﯾﻦ ﻣﻌﺎدﻻت ﺑﺮﮔﺮﻓﺘﻪ از [23] ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ.

3-2 مدل کاویتاسیون …………………………………………………………………………………………47
3-3 مدلسازی انتقال جرم در جریان های چند فازی ………………………………………………………49
3-3- 1 معادله جرم …………………………………………………………………………………………..49
3-3-2 معادله مومنتم ………………………………………………………………………………………..49
3-3-3 معادله انرژی …………………………………………………………………………………………. 50
3-4 نواحی جریان های چند فازی …………………………………………………………………………… 50
3-4- 1 نمونه هایی از سیستم های چند فازی …………………………………………………………. 51
3-5 مدلسازی کاویتاسیون …………………………………………………………………………………. 51
3-5- 1 معادله انتقال بخار ……………………………………………………………………………………52
3-5-2 مدل Singhal و همکاران ……………………………………………………………………………..52
3-6- مدل Mixture……………………………………………………………..ا……………………………52
3-6- 1 محدودیت ها در مدل Mixture ……………………………………………………..ا………………55
3-6-2 معادله پیوستگی ………………………………………………………………………………………55
3-6-3 معادله مومنتم ………………………………………………………………………………………..56
3-6-4 معادله انرژی …………………………………………………………………………………………..56
3-7 سرعت نسبی (لغزش) و سرعت رانش ………………………………………………………………57
3-8 معادله کسر حجمی برای فازهای ثانویه …………………………………………………………….58
9-3- مدل (k – ε RNG   ( Renormalization Group ……………….ا…………………………………59
3-9- 1 معادله انتقالی برای مدل RNG ε – k ……………………ا…………………………………………59
3-9-2 مدلسازی ویسکوزیته مؤثر ………………………………………………………………………….. 60
3-9- 3 محاسبه اعداد پرانتل مؤثر معکوس ………………………………………………………………….. 60
3-9-4 ترم RE در معادله E ………………………………………………………ا………………………….. 61

اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر توزیع فشار استاتیک

اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر توزیع فشار استاتیک

فصل چهارم  شبیه سازی عددی جریان آشفته گذرای توسعه یافته داخل کانال بدون حباب……….. 62

4-1 شبیه سازی جریان نمونه ……………………………………………………………………………………63

‫ﻫﺪف اﺻﻠﯽ اراﺋﻪ اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﺮرﺳﯽ ﻣﺪل ﺟﺮﯾﺎن ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﺣﺒﺎبﻫﺎی ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن اﯾﺠﺎد ﺷﺪه ﭘﺸﺖ ‫دﯾﺴﮏ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. اﻣﺎ ﻗﺒﻞ از رﺟﻮع ﺑﻪ اﯾﻦ ﺑﺤﺚ اﺑﺘﺪا ﻣﯽ ﺑﺎﯾﺴﺘﯽ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در زﻣﯿﻨﻪ ﺷﺒﯿﻪ ‫ﺳﺎزی ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎی ﺗﮏ ﻓﺎز ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ و ارزﯾﺎﺑﯽ ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. ﺑﻪ ﻫﻤﯿﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﺳﻌﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺗﺎ ﺑﺎ اراﺋﻪ ‫ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺟﺮﯾﺎن ﻣﻐﺸﻮش ﮔﺬرای ﺗﻮﺳﻌﻪ ﯾﺎﻓﺘﻪ داﺧﻞ ﮐﺎﻧﺎل ﺳﻪ ﺑﻌﺪی و ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ‫ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﻋﺪدی ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﺟﺮﯾﺎن ﮐﻪ در دﺳﺘﺮس اﺳﺖ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﻬﻢ ﭘﺮداﺧﺖ. در اداﻣﻪ ﺑﻪ ﺑﯿﺎن ﺟﺰﺋﯿﺎت و ‫ﺑﺮرﺳﯽ و اراﺋﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺟﺮﯾﺎن اﺷﺎره ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ.

4- 1- 1- شبیه سازی عددی جریان آشفته گذرای توسعه یافته داخل کانال بدون حباب ………………….63
‫اوﻟﯿﻦ ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺟﺮﯾﺎن ﻣﻐﺸﻮش ﮐﺎﻧﺎل ﮐﻪ در آن ﺟﺮﯾﺎن در ﻧﻮاﺣﯽ ﻣﺠﺎور دﯾﻮاره ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﯽﺷﺪ ‫ﺗﻮﺳﻂ ﻣﻌﯿﻦ، رﯾﻨﻮﻟﺪز و ﻓﺮزﯾﮕﺮ  در ﺳﺎل1978 اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﮐﺎر ﺗﻨﻬﺎ 61 ﺳﻠﻮل ﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ در ‫ﺟﻬﺖ ﺟﺮﯾﺎن و ﺟﻬﺖ ﭼﺮﺧﺸﯽ و 56 ﺷﺒﮑﻪ ﻏﯿﺮﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ در ﺟﻬﺖ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ دﯾﻮاره ﺑﻪ ﮐﺎر ﺑﺮده ﺷﺪ. ‫اﻟﻬﺎﻣﯽ و ﮐﺎﻇﻢزاده در ﺳﺎل 2005 ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺟﺮﯾﺎن ﮐﺎﻧﺎل را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺳﺎزی ﻣﺮﺗﺒﻪ 4 و ‫ﻓﯿﻠﺘﯿﺮﯾﻨﮓ ﺻﺮﯾﺢ ﺑﻬﺒﻮد ﺑﺨﺸﯿﺪﻧﺪ. آنﻫﺎ  274625ﺳﻠﻮل ﮐﻪ در راﺳﺘﺎی ﻋﻤﻮد ﺑﺮ دﯾﻮاره ﺗﻮزﯾﻊ ﻫﯿﭙﺮﺑﻮﻟﯿﮏ و در ﺳﺎﯾﺮ ﺟﻬﺎت ﺗﻮزﯾﻊ ﯾﮑﻨﻮاﺧﺖ داﺷﺘﻨﺪ ﺑﻪ ﮐﺎر ﺑﺮدﻧﺪ.در ﮐﺎر ﺣﺎﺿﺮ ﺟﺮﯾﺎن آﺷﻔﺘﻪ داﺧﻞ ﮐﺎﻧﺎل ﺑﺪون ﺣﺒﺎب ‫در ﻋﺪد رﯾﻨﻮﻟﺪز 5600 ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﮔﺮداﺑﻪﻫﺎی ﺑﺰرگ ﺣﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ
4- 1- 2- شبیه سازی عددی جریان آشفته داخل کانال بدون حباب به صورت دو بعدی……………………63
4- 1- 3 جریان مغشوش گذرای توسعه یافته داخل کانال سه بعدی ………………………………………..65
4- 1- 4- هندسه و شبکه بندی میدان محاسباتی ……………………………………………………………66
4- 1- 5- استقلال شبکه ………………………………………………………………………………………….68
4- 1- 6- نتایج ……………………………………………………………………………………………………….68
4-2- مقایسه با روشهای عددی گروه RANS …………………….ا……………………………………………. 71
4-3- نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………….. 71

کانتور فشار و تولید کاویتاسیون اطراف یک سیلندر

کانتور فشار و تولید کاویتاسیون اطراف یک سیلندر

فصل پنجم جریان آشفته عبوری از روی دیسک همراه با حبابهای کاویتاسیون ……………72

5- 1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………73

‫در اﯾﻦ ﻓﺼﻞ ﺑﺎ اﺟﺮای ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ ﮐﺎﻣﭙﯿﻮﺗﺮی ﻣﺮﺑﻮﻃﻪ، ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺟﺮﯾﺎن ﺳﻮﭘﺮﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﺑﺮ دﯾﺴﮏ در اﻋﺪاد ‫ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﻃﻮل ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﺣﺎﺻﻞ از ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺑﺎ ﻃﻮل ‫ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺠﺮﺑﯽ در اﻋﺪاد ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺻﺤﺖ ﺳﻨﺠﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺳﭙﺲ ﺑﺎ ﻗﺮار دادن ‫دﯾﺴﮏ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ در دﻣﺎﻏﻪ اژدر ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻃﻮل ﺣﺒﺎب اﯾﺠﺎد ﺷﺪه در ﮐﺎﻫﺶ ﺿﺮﯾﺐ درگ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ‫ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ اﯾﻦ ﮐﺎر ﺷﺎﻣﻞ ﺑﺮرﺳﯽ ﺿﺮاﯾﺐ درگ اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ‫ﺣﺠﻢ ﺑﺨﺎر ﺑﻮﺟﻮد آﻣﺪه ﺑﺮ اﺛﺮ ﺟﺮﯾﺎن ﺳﻮﭘﺮﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن اﺳﺖ.

5-2- هندسه و شبکه بندی میدان محاسباتی…………………………………………………………………….73
‫ﻃﺒﻖ اﺑﻌﺎد دﯾﺴﮏ ﻣﻮرد آزﻣﺎﯾﺶ در ﮐﺎر ﺗﺠﺮﺑﯽ، ﻫﻤﺎن ﻫﻨﺪﺳﻪ را در ﻧﺮم اﻓﺰار ﮔﻤﺒﯿﺖ ﻣﺪل ﻣﯽﺷﻮد. ‫داﻣﻨﻪ ﺣﻞ ﯾﮏ ﻣﺴﺘﻄﯿﻞ ﺑﻪ اﺑﻌﺎد 20 ﺳﺎﻧﺘﯿﻤﺘﺮ در 100 ﺳﺎﻧﺘﯿﻤﺘﺮ اﺳﺖ و دﯾﺴﮑﯽ ﺑﻪ ﻗﻄﺮ 1 ﺳﺎﻧﺘﯿﻤﺘﺮ و ‫ﺿﺨﺎﻣﺖ ﯾﮏ ﻣﯿﻠﯽﻣﺘﺮ در آن ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ رﺷﺪ ﻻﯾﻪ ﻣﺮزی و اﯾﺠﺎد ﺣﺒﺎب ﺑﺮ روی دﯾﻮاره دﯾﺴﮏ و ﺑﺮای دﻗﺖ ﺑﯿﺸﺘﺮ در ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ‫ﺑﺎﯾﺴﺘﯽ ﺷﺒﮑﻪﺑﻨﺪی ﻧﺰدﯾﮏ دﯾﻮاره دﯾﺴﮏ ﺑﻪ وﯾﮋه در ﻧﻘﺎﻃﯽ ﮐﻪ اﺣﺘﻤﺎل رخ دادن ﮐﺎوﯾﺘﺎﺳﯿﻮن زﯾﺎد اﺳﺖ ‫ﺑﺴﯿﺎر رﯾﺰ ﺑﺎﺷﻨﺪ و ﻫﺮ ﭼﻪ از ﻣﺪل ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻣﯽﮔﯿﺮﯾﻢ اﺑﻌﺎد ﺷﺒﮑﻪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽﯾﺎﺑﻨﺪ. ‫ﺳﻠﻮلﻫﺎ در ﻧﺰدﯾﮑﯽ دﯾﻮاره دﯾﺴﮏ رﯾﺰ ﺷﺪهاﻧﺪ ﺗﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺷﺪﯾﺪ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﺟﺮﯾﺎن را در ﮐﻨﺎر دﯾﻮاره‫دﯾﺴﮏ ﺑﻪ ﺧﻮﺑﯽ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪ. ﺗﻌﺪاد ﺳﻠﻮلﻫﺎی ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ  48300 ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺷﮑﻞ 5-1 داﻣﻨﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﯽ را ‫در ﻣﺪل ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺷﺪه ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ.
5-3- شرایط جریان …………………………………………………………………………………………………..76
5-5- استقلال شبکه ………………………………………………………………………………………………..77
5-6- کسر حجمی بخار ……………………………………………………………………………………………….77
5-7- اعتبار سنجی برنامه محاسباتی ……………………………………………………………………………..79
5-8- ضریب درگ فشاری …………………………………………………………………………………………. 80
5-8- 1 ضریب فشار …………………………………………………………………………………………………. 81
5-9 شبیه سازی پدیده کاویتاسیون بر روی اژدر با دماغه دیسکی ……………………………………………..84
5-9- 1 شبکه بندی میدان محاسباتی ………………………………………………………………………………84
5-9- 2 فشار استاتیک …………………………………………………………………………………………………86
5-9- 3 کسر حجمی بخار ……………………………………………………………………………………………..88
5-9- 4 ضریب درگ اصطکاکی ……………………………………………………………………………………… 90
5- 11- پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………………95
منابع و مآخذ ……………………………………………………………………………………………………………96

مقایسه جذر متوسط مربع سرعت های نوسانی در جهت عمود بر دیوار با نتایج حل مستقیم عددی

مقایسه جذر متوسط مربع سرعت های نوسانی در جهت عمود بر دیوار با نتایج حل مستقیم عددی

رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با پیشانی تخت

رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با پیشانی تخت

فهرست جداول

جدول 2- 1- مقایسه اعداد کاویتاسیون قراردادی E، درصد حجمی ماکزیمم از فاز گازی…………………………………. 40
جدول 2- 2- مقایسه بین نتایج عددی و آزمایشی برای سوپرکاویتاسیون پشت یک کویتیتور دیسکی……………………44
جدول 4- 1- ابعاد دامنه محاسباتی………………………………………………………………………………………………..66
جدول 4- 2-شرایط مرزی ……………………………………………………………………………………………………………67
جدول 5- 1-شرط مرزی…………………………………………………………………………………………………………….. 74

اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب اصطکاکی روی سطح اژدر

اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب اصطکاکی روی سطح اژدر

فهرست شکل ها

شکل 1- 1- فشار بخار………………………………………………………………………………………………………………………4
شکل 1- 2- تعادل مولکول مایع و بخار……………………………………………………………………………………………………..5
شکل 1- 3- دیاگرام تغییرات فازی………………………………………………………………………………………………………… 6
شکل 1- 4- تفاوت تحول ترمودینامیکی جوشش و کاویتاسیون…………………………………………………………………………6
شکل 1- 5- منحنی دما ثابت-Andrewsشکل 1-3: کاویتاسیون بر حسب نحوه ایجاد آن……………………………………………7
شکل 1- 6- کاویتاسیون بر حسب نحوه ایجاد آن……………………………………………………………………………………….12
شکل 1- 7- رفتار سوپرکاویتاسیون بر روی یک هیدروفول (عدد رینولدز ، عدد کاویتاسیون.7/، زاویه حمل……………………….15
شکل 1- 8- جریان سوپرکاویتاسیون بر روی پروانه کشتی……………………………………………………………………………. 16
شکل 1- 9- طول بی بعد حباب بر حسب عدد کاویتاسیون در عمقهای مختلف جریان اطراف گوه…………………………………..17
شکل 1- 10- انواع کاویتاسیون ثابت بر روی هیدروفویل……………………………………………………………………………………18
شکل 1- 11- a) جداسازی حفره بر روی سطح هندسی منحصر بفرد b) جداسازی حفره از روی یک دیواره صاف ……………….18
شکل 1- a12) جدا سازی غیر مماسی b) جدا سازی مماسی ………………………………………………………………………….19
شکل 1- 13- روشهای مختلف تزریق گاز و تشکیل کاویتاسیون…………………………………………………………………………… 20
شکل 1- 14- نمایی از اژدر اشکوال………………………………………………………………………………………………………….. 21
شکل 1- 15- زیر دریایی سوپرکاویتاسیون……………………………………………………………………………………………………22
شکل 1- 16- اژدر سوپر کاویتاسیون…………………………………………………………………………………………………………23
شکل 1- 17- موشک زیر آبی پر سرعت به کمک سوپرکاویتاسیون………………………………………………………………………23
شکل 1- 18- پروانه کشتی سوپرکاویتاسیون مصنوعی…………………………………………………………………………………..24
شکل 2- 1- تولید سوپرکاویتاسیون به روش طبیعی…………………………………………………………………………………….. 28
شکل 2- 2- تولید سوپرکاویتاسیون به روش مصنوعی به وسیله میکرو حبابهای کوچک……………………………………………..28
شکل 2- 3- تولید سوپرکاویتاسیون به روش هوادهی با حبابهای درشتتر……………………………………………………………….28
شکل 2- 4- تولید سوپر کاویتاسیون به روش ترکیبی………………………………………………………………………………………29
شکل 2- 5- شماتیک دیاگرام میکرو حبابهای هیدروژن در آزمایش……………………………………………………………………… 30
شکل 2- 6- درگ کلی محاسبه شده با میکرو حباب و بدون میکرو حباب هیدروژن…………………………………………………… 31
شکل 2- 7- تزریق حباب توسط صفحه متخلخل…………………………………………………………………………………………….32
شکل 2- 8- اصطکاک پوسته ای محلی اندازه گیری شده به وسیلهfilm-hot با میکرو حبابها………………………………………….32
شکل 2- 9- دامنه محاسباتی و شرایط مرزی برای جسم دارای دماغه نیم کره ای…………………………………………………….34
شکل 2- 10- کسر حجمی بخار جریان کاویتاسیون اطراف جسم برای 3.0  …………………………..ا………………………..35
شکل 2- 11- توزیع ضریب فشار روی جسم با پیشانی نیم کره ای………………………………………………………………………35
شکل 2- 12- رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با دماغه نیم کره ای…………………………………………………………… 36
شکل 2- 13- رفتار جریان کاویتاسیون بر روی استوانه با پیشانی تخت…………………………………………………………………37
شکل 2- 14- نیمرخهای کویتیتور نوک مثلثی درسرعتهای مختلف جریان………………………………………………………………39
شکل 2- 15- اثر دانسیته موضعی *ρ و عدد کاویتاسیون موضعی σ1 در نیمرخ کویتیتورهای مختلف ……………………………… 40
شکل 2- 16- پروفیل کویتیتور ها ی هذلولی……………………………………………………………………………………………….. 41
شکل 2- 17- حباب کاویتاسیون برروی یک استوانه با زاویه 10 درجه…………………………………………………………………….42
شکل 2- 18- نیروی درگ فشاری در برابر عدد کاویتاسیون ……………………………………………………………………………….42
شکل 2- 19- نیروی درگ فشاری در برابر کویتیتور…………………………………………………………………………………………. 42
شکل 2- 20- ضریب درگ فشاری در برابر عدد کاویتاسیون………………………………………………………………………………….43
شکل 2- 21- ضریب درگ فشاری در برابر کویتیتور……………………………………………………………………………………………43
شکل 2- 22- حجم بخار برای هر کویتیتور …………………………………………………………………………………………………….43
شکل 2- 23- سوپرکاویتاسیون پشت یک کویتیتور دیسکی…………………………………………………………………………………44
شکل 2- 24- کانتور فشار و تولید کاویتاسیون اطراف یک سیلندر…………………………………………………………………………..45
شکل 4- 1- شبکه با سازمان با سلولهای چهار وجهی با تعداد سلول 65 در 65……………………………………………………….. 64
شکل 4- 2- سرعت متوسط محوری بی بعد شده……………………………………………………………………………………………. 64
شکل 4- 3- جذر متوسط مربع سرعتهای نوسانی در جهت جریان…………………………………………………………………………… 65
شکل 4- 4- دامنه محاسباتی………………………………………………………………………………………………………………………66
شکل 4- 5- شبکه با سازمان با سلولهای چهار وجهی با تعداد سلول 65 در 65 در 65……………………………………………………67
شکل 4- 6-بررسی استقلال نتایج حل از شبکه………………………………………………………………………………………………..68
شکل 4- 7- سرعت متوسط محوری بی بعد شده به وسیله سرعت اصطکاکی………………………………………………………….69
شکل 4- 8- مقایسه جذر متوسط مربع سرعتهای نوسانی در جهت جریان با نتایج حل مستقیم عددی……………………………..69
شکل 4- 9- مقایسه جذر متوسط مربع سرعتهای نوسانی در جهت عمود بر دیواره با نتایج حل مستقیم عددی……………………. 70
شکل 4- 10- مقایسه جذر متوسط مربع سرعتهای نوسانی در جهت عمق جریان با نتایج حل مستقیم عددی……………………… 70
شکل 4- 11- صحت سنجی روشهای گروه RANS با نتایج مستقیم عددی DNS……………….ا……………………………………….. 71
شکل 5- 1- دامنه محاسباتی مدل دیسک در داخل کانال ……………………………………………………………………………………74
شکل 5- 2- نمایی کامل از شبکه بندی دامنه محاسباتی……………………………………………………………………………………74
شکل 5- 3- بزرگنمایی شبکه بندی دامنه محاسباتی در محدوده دیسک…………………………………………………………………75
شکل 5- 4- بررسی استقلال نتایج حل از شبکه…………………………………………………………………………………………….77
شکل 5- 5- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر حباب بخار پشت دیسک…………………………………………………………………………78
شکل 5- 6- صحت سنجی نتایج عددی با نتایج تجربی موجود……………………………………………………………………………..79
شکل 5- 7- وابستگی ضریب درگ به عدد رینولدز…………………………………………………………………………………………… 80
شکل 5- 8- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب فشار امتداد محور افقی گذرنده از دیسک……………………………………………..82
شکل 5- 9- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر توزیع فشار استاتیک……………………………………………………………………………….83
شکل 5- 10- هندسه اژدر و کویتیتور دیسکی روی اژدر……………………………………………………………………………………….84
شکل 5- 11- شبکه بندی دامنه محاسباتی………………………………………………………………………………………………….85
شکل 5- 12- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر توزیع فشار روی کویتیتور دیسکی و سطح اژدر…………………………………………… 87
شکل 5- 13- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر حجم حباب بخار بر روی سطح اژدر…………………………………………………………..89
شکل 5- 14- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب اصطکاکی بر روی سطح اژدر………………………………………………………… 91
شکل 5- 15- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب اصطکاکی روی سطح اژدر در نمای نزدیک………………………………………… 91
شکل 5- 16- بردار سرعت بر کویتیتور دیسکی………………………………………………………………………………………………92
شکل 5- 17- ایجاد گردابه جریان بر روی سطح استوانه در ناحیه اتمام حباب……………………………………………………………92
شکل 5- 18- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب فشار……………………………………………………………………………………..93
شکل 5- 19- اثر تغییر عدد کاویتاسیون بر ضریب فشار در نمایی نزدیک………………………………………………………………….93

شبکه با سلول چهار وجهی

شبکه با سلول چهار وجهی

ABSTRACT
Increasing the velocity of submerged bodies in water is a significant ambition that can results in the reduction of water pollution and energy consumption. To achieve higher velocity it is vital to decrease the skin friction.For this purpose a variety of methods like polymer additives and riblet and bubble injectionhave been utilized. A suitable alternative method is to employ supercavitation phenomenon. It is inevitable to avoid cavitation when the velocity of a submerged body exceeds a certain limit. However, cavitation can be useful if the vapor area expands over the whole body. This is called supercavitation. One of the vital parameters during supercavitation is the vapor & production rate ( m v ). When the vapor volume increases, a larger area of the body surface will be in contact with the vapor rather than the liquid. Hence, the friction drag is highly decreased.Vapor volume increases by increase of velocity. It also depends on the shape of the body tip. If a special shape is used at the body tip to enhance bubble production rate, it is called cavitator. The highest vapor volume was found to be produced by disc cavitators.In the present study, cavitation phenomenon over a torpedo with a disc-like nose is numerically simulated.The produced vapor volumes for a certain range of cavitation numbers are examined and the corresponding frictional drag coefficients are compared together. The flow field is solved using the Mixture cavitation model as well as RNG k-ε turbulent model. The results show augmentation of bubble volume due to reduction ofcavitation number and consequently frictional drag coefficient is decreased. To validatethe used numerical method, an experimental study on disk-like cavitators is used for comparison.As a starting point, turbulent flow through a channel atReynolds number of 5600 is numerically simulated using different turbulent models. The results are then compared with the experimental ones. Then the flow accompanied by cavitation bubble is examined by interposing a disc in the channel
Key words: cavitation, supercavitation, cavitator, friction drag, cavitation bubble



 مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان