کاظم هجران فر - دانشیار مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف
اسلام عزت نشان - کارشناس ارشد مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف
کسری فتاح حصاری - کارشناس ارشد مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف

در تحقیق حاضر، تحلیل عددی جریان کاویتاسیونی آشفته از طریق حل معادلات ناویر-استوکس به همراه معادله ی حالت باروتروپیک انجام شده است. در این مدل، سیال به صورت مخلوطی تک فاز با چگالی متغیر درنظر گرفته میشود که چگالی آن مطابق با یک معادله حالت باروتروپیک و براساس فشار به دست می آید. برای تعیین جریان آشفته در اعداد رینولدز بالا و مدلسازی آشفتگی، از مدل جبری دولایه ای Baldwin-Lomax (BL) و یک مدل جبری ترکیبی از مدل های Baldwin-Lomaxو Smagorinsky ،(BLS) استفاده شده است. در مدل آشفتگی BLS برای محاسبه لزجت نزدیک دیواره از مدل Baldwin-Lomax و در داخل میدان از مدل Smagorinsky استفاده میشود. با توجه به اینکه جریان کاویتاسیونی، به استثناء ناحیۀ بین دو فاز، جریانی تراکم ناپذیر می باشد، اختلاف زیاد مقادیر ویژه دستگاه معادلات را موجب می شود. در تحلیل حاضر، به منظور همسان سازی مقادیر ویژه دستگاه معادلات و افزایش کارآیی روش، از استراتژی پیش شرطی بهره گرفته شده است. دستگاه معادلات با استفاده از یک الگوریتم حجم محدود از نوع مرکزیت سلول حل میشود. ماهیت تفاضل مرکزی الگوریتم مورد استفاده در تخمین شارها باعث بروز نوسانات در میدان حل و درنتیجه، ناپایداری عددی می شود. جهت حذف این نوسانات، از عبارات میرایی عددی مناسب استفاده شده و با درنظر گرفتن حسگرهای مختلف نظیر حسگر چگالی و فشار، پایداری الگوریتم حل تضمین شده است. برای نشان دادن صحت و دقت الگوریتم حاضر، نتایج حل جریان کاویتاسیونی حول هیدروفویلهای NACA0012 و NACA 66(mod) به ازاء اعداد کاویتاسیونی و زوایای حملۀ مختلف توسط دو مدل آشفتگی مورد نظر ارائه شده و با نتایج قابل دسترس تجربی و عددی مقایسه و ارزیابی شده است.

جریان کاویتاسیونی مدل باروتروپیک- مدلهای آشفتگی BL و BLS - روش پیش شرطی- هیدروفویل