11744

11744

تحليل و بررسي عددي پديده كاويتاسيون لبه ورودي هيدروفويل با استفاده از مدل هاي باروتروپيك

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي- ديناميك سيالات

دي ماه 1391

دي ماه 1391

دكتر شهرام درخشان

چكيده: از آنجايي¬كه كاويتاسيون لبه ورودي، يكي از پديده¬هاي پيچيده در ماشينهاي آبي است، پيش¬بيني درست آن در خلال طراحي ضروري به نظر مي¬رسد. يكي از نقاط ضعف روش¬هاي عددي، عدم وجود مدل دو فازي مناسب براي پيشبيني جريان اين نوع كاويتاسيون است. هدف از انجام اين پايان اين است تا ضمن بررسي مدلهاي موجود، مدلي جديد بر اساس مدل¬هاي قبلي ارايه گردد. در اين تحقيق ابتدا به معرفي پديده¬ي كاويتاسيون پرداخته شده است، عوامل بوجود آورنده، انواع آن و اثرات مثبت و منفي آن را مورد بحث و بررسي قرار داده شده است. در فصل دوم را به مدل¬هاي دوفازي ارائه شده براي پيش¬بيني كاويتاسيون روي اجسام مختلف اختصاص داده شده است. در اين فصل مدل-هاي رديابي فصل مشترك يا تك¬فاز و مدل¬هاي تسخيري فصل مشترك يا جند فاز را معرفي شده اند. فصل سوم روش¬هاي عددي حل جريان در نرم افزار مورد استفاده مي¬باشد. در اين فصل اكثراً به روش¬هاي گسسته¬سازي معادلات انتقال و بخصوص معادله ناوير استوكس تراكم پذير پرداخته شده است. در فصل چهارم مدل¬هاي كاويتاسيون مورد نظر كه در اين تحقيق از نوع مدل باروتروپيك هستند معرفي مي¬شوند، مدل پيشنهادي ارائه مي¬شود كارايي مدل و نقاط ضعف و قوت بيان مي¬شوند. فصل پنجم نتايج عددي حاصل از بكارگيري مدل¬هاي قبلي و جديد حول هيدروفويل NACA0009 به صورت نمودار و كانتوردر اعداد كاويتاسيون(75/0، 8/0، 85/0، 9/0) ارائه مي¬شوند. مدل¬هاي باروتروپيك اصلاح شده و قديمي به هم مقايسه مي¬شوند. از آنجايي كه پيش¬بيني طول حفره از اهميت خاصي برخوردار است، توانايي اين مدل¬ها به ميزان پيش¬بيني دقيق اين كميت بستگي دارد. مدل باروتروپيك اصلاح شده نسبت به مدل باروتروپيك در پيش¬بيني اين كميت بهتر عمل كرده است. در اين نمودارها نقاط انفصال حفره و محل جدايش مورد بحث قرارگرفته اند. مقايسه¬ي بين مدل توربولانسي دو معادله¬اي k- و روش شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ بخش ديگر از فصل پنجم را تشكيل داده است. لازم به ذكر است كه اين تحليل عددي با استفاده از نرم¬افزار منبع باز OpenFoam و با استفاده از حلگر CavitatingFoam انجام شده است. نتيجه اين مقايسه عملكرد بهتر روش شبيه سازي گردابه¬هاي بزرگ نسبت به مدل دو معادله¬اي مي¬باشد. اين نتايج مورد تحليل و مطالعه قرار مي¬گيرند. كلمات كليدي: كاويتاسيون، لبه ورودي هيدروفويل، توربولانس، مدل باروتروپيك، تراكم¬پذير، شبيه سازي گردابه¬هاي بزرگ