مدل‌سازی سه‌بعدی جریان سوپرکاویتاسیونی برای بررسی اثر زوایه حمله روی ضریب پسا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا- دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده فنی مهندسی- دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی هوافضا- دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

پرتابه‌های زیرسطحیِ سرعت بالا برای حرکت در رژیم سوپرکاویتاسیونی طراحی می‏شوند. در این شرایط، پسای اصطکاکی کاهش یافته و پسای فشاری نیروی غالب در مقابل حرکت پرتابه می‏گردد. مدل‏های کاویتاسیونی مختلفی توسط محققین برای شبیه‏سازی انواع جریان‏های کاویتاسیونی ارائه شده است. در کار حاضر با انتخاب یک مدل کاویتاسیونی مناسب، جریان سوپرکاویتاسیون حول یک کاواکزای دیسکی مدل شده است. پارامترهای حفره [L1] اندازه‏گیری شده و با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه گردیده است.  در این تحقیق، جریان سوپرکاویتاسیونی در زوایای حمله مختلف شبیه‏سازی شده و ضریب پسا در اعداد کاویتاسیون مختلف به‌دست آمده است. نتایج تحلیل عددی با نتایج روابط نیمه‏تجربی مقایسه شده است. در نهایت، با استفاده از نتایج بدست آمده از تحلیل عددی رابطه‏ای برای محاسبه ضریب پسا در زوایای حمله مختلف برای محدوده‌ای از عدد کاویتاسیون پیشنهاد شده است.



 [L1]بنده برای اصطلاح سوپرکاویتی معادل فارسی نیافتم. فعلا به حفره تغییر داده شد؛ درصورت امکان به صلاحدید ادیتور محترم اصلاح شود.

کلیدواژه‌ها


[1]  Shafaghat R., Numerical Study of Supercavitating Flow to Invهstigate the effect of cavitator Shape on its Performance, Phd Thesis, Science and Technology University, 2010. (In Persian)
[2]  Cheraghi A., Numerical Modeling of Supercavitating Flow on an Underwater Vehicle, MSc thesis, 2010. (In Persian)
[3]  Cheraghi A., Ebrahimi R., Shams M., Bazargani S.M., Numerical Modeling of Supercavitating Flow on an Underwater Vehicle, Journal of Mechanic and Aerospace, 2011. (In Persian)
[4]  Chen Y., S. D. Heister, A numerical treatment for attached cavitation,  J. Fluids Eng. 116, pp. 613–618, September 1994.
[5]  Chen Y., Heister S.D., Modeling hydrodynamic non-equilibrium in cavitating flows, Trans. of ASME, J. Fluids Eng. 118, pp. 172–178 March 1996.
[6]  Deshpande M., Feng J., Numerical modeling of the thermodynamic effects of cavitation, Trans. of ASME, J. Fluids Eng. 119, pp. 420–427, June 1997.
[7]  Delannoy Y., KuenyJ.L., Two phase flow approach in unsteady cavitation modelling, In ASME Cavitation and Multi-phase Flow Forum, vol. 109, pp. 153–159, 1990.
[8]  Kueny J.L., Desclaux J., Theoretical analysis of cavitation in rocket engine inducers, In ASME Pumping Machinery Symposium, San DiegoA, 1989.
[9]  Kubota A., Kato H., Yamaguchi H., A new modelling of cavitating flows: A numerical study of unsteady cavitation on a hydrofoil section, J. Fluid Mech. 240, pp. 59–96, March 1992.
[10]         VentikosY., Tzabiras G., A numerical method for the simulation of steady and unsteady cavitating flows, Computers and Fluid 29, pp. 63–88, 2000.
[11]         Edwards J.R., Franklin R.K., Liou M.S., Low-diffusion fluxsplitting methods for real fluid flows with phase transition, AIAA Journal 38, 9, pp. 1624–1633, September 2000.
[12]         Chen Y., Heister S.D., Two-phase modeling of cavitated flows,              Computers and Fluids 24, 7, pp. 799–809. Elsevier Science Ltd, 1995.
[13]         Singhal A.K. etal. Mathematical basis and validation of the full cavitation model, Trans. of ASME, J. Fluids Eng. 124, pp. 617–624, 2002.
[14]         Merkle C.L., Feng J.Z., Buelow P.E., Computational modeling of the dynamics of sheet cavitation, In Proc. Third Int. Symposium on Cavitation, Grenoble, France, pp. 307–311, April 1998.
[15]         Kunz R.F., et al., A preconditioned Navier-stokes method for two-phase flows with application to cavitation prediction, AIAA-99-3329, pp. 1–9, 1999.
[16]         Kunz R.F., et al., Peltier, Unsteady RANS and detached eddy simulations of cavitating flow over a hydrofoil, In 5th Int. Symposium on Cavitation, Workshop on physical models and CFD tools for computation of cavitating flows, no.Cav03 OS-1-12, Osaka Japan3, November 1-4 2003.
[17]         Alajbegovic A., Grogger H.A., Philippe H., Calculation of transient cavitation in nozzle using two-fluid model, In 12th Annual Conf. on Liquid Atomization and Spray Systems, pp. 373–377,Indianapolis, may 16-19, 1999.
[18]         Sauer J., Schnerr G.H., unsteady cavitating flow – a new cavitation model based on modified front capturing method and bubble dynamics, In Proc. Of FEDSM’00 4th Fluids Engineering Summer Conference, FEDSM2000-11095, 2000.
[19]         Ahuja V., Hosangadi A., Arunajatesan S., Simulations of Cavitating Flows Using Hybrid Unstructured Meshes, Trans. of ASME, J. Fluids Eng. 123, pp. 331–340, June 2001.
[20]         Senocak I., Shyy W., A pressure-based method for turbulent cavitating flow computations, J. Comput.Phys., 176, pp. 363–383, 2002.
[21]         Ait-Bouziad Y., Physical modelling and simulation of leading edge cavitation: Computational Methodologies and Application to Hydraulic Machineary, phd thesis, University Paris VI, France, 2006.
[22]         Petrov A., On the Calculation of Forces in Case of  Planar and Axially Symmetric Flow around the Cavitating Body, In Proc. 9th Int. Symposium on Cavitation, Lausanne, Switzerland, Dec 2015.
[23]         Lindau J., Finite Volume Computation of the Mitigation of Cavity Pulsation, In Proc. 9th Int. Symposium on Cavitation, Lausanne, Switzerland, Dec 2015.
[24]         Kochin V., Moroz V., Serebryakov V., Nechitailo N., Hydrodynamics of Supercavitating Bodies at an Angle of Attacks under Conditions of Considerable Effect of Fluid Weightiness and Closeness of Free Border, Journal of Shipping and Ocean Engineering 5, pp. 255-265, 2015.
[25]         Frikha S., Coutier-Delgosha O., Astolfi J.A., Influence of the Cavitation Model on the simulation of Cloud Cavitation on 2D Foil Section, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2008, ID 146234, 2008.
[26]         Ishii M., Thermo-Fluid Dynamic Theory of Two-Phase Flow, Eyrolles, 1975.
[27]         CFX-ANSYS Canada Ltd., CFX-5.7: Solver Theory, Canada, 2004.
[28]         Wilcox D.C., Turbulence Modeling for CFD, 2nd edition ed. DCW Industries Inc., 1998.
[29]         Versteegand H.K., Malalasekera W., An introduction to Computational Fluid Dynamics: The finite volume method, vol. Pearson Prentice Hall. pp. 176-190, 1995.
[30]         Ferziger J.H., Peri´c M., Computational Methods for Fluid Dynamics, 2nd ed, Springer, pp. 202-220,  1999.
[31]         Patankar S.V., Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere Publishing Corp., pp. 146-170, 1980.
[32]         Brennen C., A numerical solution of axisymmtric cavity flows, J.Fluid Mech, vol. 37, part 4, pp. 671-688, 1968.
[33]         Self M., Ripken J.F., steady-state cavity studies in a free-jet water tunnel, St. Anthony Falls Hydr. Lab. Rep, 47, 1955.
[34]   Knapp R.T., Daily J.W., Hammitt F.G., Cavitation, McGraw-Hill Inc., New York, pp. 187-198, 1970.