بررسی تجربی و عددی کاربرد افزاینده هوایی به عنوان سامانه پیش رانش آبی

چکیده دستگاه افزاینده هوا به عنوان دمنده یا مکنده هوا ، امروزه در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. با ورود مقداری هوای فشرده به دستگاه و عبور از شکاف? فشار هوا به شدت افت کرده و سرعت آن افزایش می یابد. این کار باعث مکش حجم زیادی از هوا (تا 20 برابر حجم هوای مصرفی) به درون دستگاه شده و تحت تاثیر اثر کواندا از سمت دیگر آن خارج می شود. اگر دستگاه در آب نیز مانند هوا عمل کند? مزایای زیادی به عنوان سیستم رانش در شناورها خواهد داشت. از میان مهمترین این مزایا می توان به چند مورد آن اشاره کرد: امکان انتقال موتور محرکه شناور به هر نقطه دلخواه در درون شناور فراهم می شود، به علاوه سیستم انتقال قدرت میان موتور و سیستم رانش و مشکل آب بندی شفت انتقال قدرت از میان خواهد رفت. از طرفی به دلیل استفاده از حجم زیادی از آب برای ایجاد نیروی رانش بدون آن که مقدار مومنتوم وارد شده به آب افزایش یابد? صدای تولیدی بسیار کم می شود که در کاربردهای نظامی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین به دلیل سادگی این دستگاه، تعمیر و نگهداری آن در مقایسه با سایر سیستم های مشابه آسان تر است و امکان حذف سکان برای تغییر جهت شناور وجود دارد. این کار قدرت مانورپذیری را به شدت افزایش می دهد. در نهایت به علت حذف قطعه دوران کننده خارجی? خطر برخورد با اجسام خارجی وجود ندارد. در این تحقیق این دستگاه در کاربرد آبی مورد بررسی قرار گرفته تا امکان استفاده از آن به عنوان سیستم پیش رانش در شناورها ارزیابی گردد. به این منظور در قدم اول یک دستگاه افزاینده هوا تهیه شده و به کمک یک برنامه آزمایشگاهی تعدادی از پارامترهای موثر در عملکرد آن ، در آب بررسی شد. متغییرهای مستقل در انجام آزمایش شامل اندازه شکاف دستگاه و دبی آب ورودی به آن و متغییر مستقل نیروی رانش تولید شده توسط دستگاه بود. آزمایش برای 9 اندازه شکاف متفاوت با تغییر دبی در 5 مرحله انجام شد. سپس در قدم دوم، مدل عددی دقیقی از دستگاه افزاینده هوا تهیه و عملکرد آن در آب به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده از داده های تجربی با داده های عددی مقایسه و انطباق نسبتا دقیقی میان آن ها به دست آمد. از این پس می توان با اطمینان به حل عددی و بدون نیاز به صرف وقت و هزینه بالا? تحقیقات بعدی برای شناخت هرچه بهتر عملکرد این دستگاه را انجام داد. نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد دستگاه افزاینده هوا تا حد زیادی در آب و هوا مشابه بوده و تا 15 برابر دبی آب پمپ شده را به داخل دستگاه مکش می کند. از طرفی مناسب ترین اندازه شکاف برای عملکرد دستگاه به منظور تولید بیشترین نیروی رانش با کمترین مصرف انرژی به دست آمد. همچنین نسبت نیروی رانش به توان مصرف شده در این وسیله در بهترین حالت در حدود 15/0 نیوتن بر وات بود. این نسبت در پروانه ها بین 15/0 تا 2/0 است که نشان می دهد این سیستم قابلیت رقابت با سایر سیستم های رانش را دارا می باشد. کلمات کلیدی : افزاینده هوا - پیش رانش در آب - عملکرد آبی - شبیه سازی عملکرد - آزمایش عملکرد - نویز