شبیهسازی جریان کاویتاسیون روی استوانه و کاویتاتور پرتابه های زیر دریایی با استفاده از روش نسبت حجمی سیال و مدل آشفتگی مناسب

هدف اصلی تحقیق حاضر مدلسازی عددی جریان کاویتاسیونی و سوپرکاویتاسیونی سه بعدی حول استوانه با کلاهک کروی و کاویتاتور های دیسکی و مخروطی به کار برده شده در پرتابه های زیردریایی می باشد. ماهیت ناپایا و غیردائمی جریان کاویتی با به کارگیری دو مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ (les) و k-? sst شبیه سازی شده و مدل های کانز و سوئر نیز به عنوان مدل های انتقال جرم استفاده گردیده است. علاوه بر این، از روش نسبت حجمی سیال (vof) نیز برای بازسازی سطح مشترک بین دو فاز بخار و مایع بهره برده شده است. تحقیق حاضر بر مبنای استفاده از نرم افزار مرجع باز اپن فم (openfoam) که دارای مدل های توانمند ذکر شده برای شبیه سازی مکانیزم پیچیده کاویتاسیونی و همچنین قابلیت اجرای موازی بسیار بالایی است، می باشد. یکی از نو آوری های اصلی این تحقیق استخراج رابطه ای تحلیلی برای طول و قطر ابر کاویتاسیونی در استوانه با کلاهک کروی برای اولین بار می باشد. همچنین مقایسه گسترده ای بین مدل های مختلف آشفتگی و انتقال جرم با جزئیات بالا در بازه ی گسترده ای از اعداد کاویتاسیون بویژه در اعداد کاویتاسیون بسیار کوچک از جمله ?= 0/07, 0/05, 0/02 ارائه شده است نتایج عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی موجود و بازه ی گسترده ای از روابط تحلیلی زیادی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته و هماهنگی خوب با دقت بالا نشان دهنده دقت مناسب روش عددی به کار گرفته شده می باشد. پدیده های جریان کاویتاسیونی همچون جدایش لایه مرزی، جت بازگشتی و گردابه ها و همچنین پارامتر های هندسی مانند ابعاد و نحوه بسته شدن کاویتی نیز با جزئیات زیادی بررسی شده است. ترکیب مدل های کاویتاسیونی و آشفتگی که عبارتند از: 1) مدل انتقال جرم سوئر، مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ 2) مدل انتقال جرم کانز، مدل آشفتگی k-? sst3) مدل انتقال جرم کانز، مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ 4) مدل انتقال جرم سوئر، مدل آشفتگیk- ? sst ، نتایج مناسبی در مقایسه با روابط تحلیلی و تجربی موجود بدست می دهند. مدل انتقال جرم کانز به همراه مدل آشفتگی les نتایج بهتری نسبت به سایر مدل ها بدست می دهد.