شبیه سازی عددی جریان سوپرکاویتاسیون بر روی اجسام زیرآبی متقارن محوری

یکی از مهمترین 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. در این مقاله به شبیهسازی عددی جریان سوپرکاویتاسیون بر روی اجسام زیرآبی متقارنمحوری پرداخته میشود. برای این امر، از دو مدل کاویتاسیونی بسیار قوی که توسط نرمافزارهای CFX و فلوئنت پیاده سازی میشوند، استفاده شده است. شبیهسازی بر مبنای حل معادلات ناویراستوکس بعلاوه یک معادله انتقالی اضافی برای کسر حجمی مایع می باشد که از این معادله انتقالی برای تعیین نرخ انتقال جرم بین فازها استفاده میگردد. دو مدل کاویتاسیونی بکاررفته بر مبنای معادله رایلی-پلست بوده و معادلات به روش حجم محدود گسستهسازی میشوند. همچنین از مدل مخلوط برای ردگیری سطح میانی بین فازهای مایع و بخار استفاده گردیده است. مدلسازی جریان سوپرکاویتاسیون در حالت پایدار و توربولانس در نظر گرفته شده است که از دو مدل توربولانسی realizable (فرمول در متن اصلی مقاله) و (فرمول در متن اصلی مقاله) SST استفاده شده است. در این مقاله، دو کاویتاتور متفاوت با دنبالههای یکسان مدلسازی شده اند و مشخصه های اساسی جریان سوپرکاویتاسیون از قبیل ضریب فشار، طول و قطر سوپرکاویتی در دو مدل مختلف بر روی آنها با نتایج آزمایشگاهی موجود و روابط Ĥ تحلیلی مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که شبیهسازی انجامشده از تطابق بسیار نزدیک با نتایج آزمایشگاهی برخوردار است.

Keywords:

سوپرکاویتاسیون , اجسام زیرآبی , جریان توربولانسی , RANS