بررسی اثرات تغییر هندسه جسم بر روی حفره کاویتاسیون در حرکت اجسام زیرآبی

یکی از مهم ترین مسائل مطرح در اجسام زیرآبی، رسیدن به سرعتهای بالا میباشد که این امر به دلیل اعمال نیروی پسای القایی در اثر اصطکاک سطحی با آب، مشکل میباشد. یکی از مهم ترین ویژگیهای جریان سوپرکاویتاسیون، کاهش نیروی مقاوم میباشد که در سالهای اخیر توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. این خصیصه، باعث افزایش سرعت اجسام زیرآبی در توان ثابت میگردد. این ویژگی جریان سوپرکاویتاسیون را میتوان با ارزشترین کاربرد کاویتاسیون در میان مضرات فراوانی که در توربوماشینها ایجاد میکند، دانست. از این رو، مدل سازی دقیق جریان کاویتاسیون و پیشبینی چگونگی جدایش و پیشرفت آن، بسیار حائز اهمیت میباشد. جریانهای کاویتاسیونی که در بسیاری از پدیدههای صنعتی رخ میدهند را میتوان با روشهای گوناگونی مدل سازی کرد. دراین پایان نامه از معادلات ناویراستوکس (rans) به همراه یک معادله انتقالی اضافی برای کسر حجمی مایع در مدل سازی کاویتاسیون استفاده شده است که نرخ انتقال جرم ناشی از کاویتاسیون با یک مدل انتقال جرم شبیهسازی میگردد. در این پروژه، به تحلیل و مقایسه مدلهای انتقال جرم نوین در حالت جریان آشفته پرداخته میشود که در شبیهسازیهای صورت گرفته، فرم سادهشده معادله رایلی-پلست برای دینامیک حباب بکار رفته است و از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات ناویراستوکس و معادله کسر حجمی استفاده شده است. در این پایان نامه ابتدا جریان کاویتاسیون لایه ای بر روی هیدروفویل naca0009 توسط چهار مدل انتقال جرم شبیه سازی شده است و پس از آن به تحلیل جریان سوپرکاویتاسیون بر روی کاویتاتورهای متقارن محوری با دنباله و بدون دنباله پرداخته شده است که شبیه سازی های انجام شده از تطابق قابل توجهی با نتایج آزمایشگاهی و روابط تحلیلی برخوردار بودند. در نهایت، جریان سوپرکاویتاسیون بر روی شکل پایه اژدرها، در دو حالت طبیعی و هوادهی شده مورد شبیه سازی قرار گرفته است.