15917

15917

تحليل پارامترهاي موثر در پديده كاواك زايي به كمك روش هاي معكوس

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

بهار 1395

بهار 1395

دكتر مهدي مقيمي

مكانيك

چكيده كاواك¬زايي يك پديده تغيير فاز است كه با پديدار شدن حباب¬هاي بخار در داخل يك مايع همگن همراه است، در واقع اين پديده به واسطه كاهش فشار به زير فشار اشباع سيال در دمايي مشخص اتفاق مي¬افتد. اين پديده معمولاً زماني رخ مي¬¬دهد كه اجسام متحرك در سيال مانند زير¬دريايي¬ها با سرعت بالا در سيال كاري حركت كرده و در نتيجه سبب افت فشار محلي مي¬شوند. ابركاواك¬زايي به مرحله¬اي از پديده كاواك-زايي گفته مي‌شود كه در آن افت فشار به حدي است كه ابعاد حباب تشكيل‌شده از ابعاد جسم بزرگ‌تر بوده و كاواك نسبتاً پايدار است كه به روش طبيعي و مصنوعي (هوادهي) ايجاد مي‌شود. ابركاواك به دليل احاطه كردن جسم با بخار، درگ اصطكاكي ناشي از حركت آن در مايع را كاهش داده و سبب افزايش چشمگير سرعت اجسام متحرك در سيال مي‌شود كه از اين مكانيزم امروزه جهت افزايش سرعت در آب استفاده مي‌شود. با توجه به اينكه اندازه‌گيري برخي پارامترها هيدروديناميكي همچون ضريب درگ دشوار و پرهزينه است، در تحقيق حاضر به ارائه يك الگوريتم معكوس براي شناسايي پارامترهاي موثر بر جريان با استفاده از اندازه‌گيري فشار كل در پايين‌دست جريان و در نقاط مختلف جريان پرداخته شده است. تحليل معكوس ارائه‌شده بر پايه ماهيت فيزيكي لايه مرزي و قوانين ويك و استفاده از معادلات بقا در يك حجم كنترل فرضي حول جسم است. فشار كل در پايين‌دست كاواك با شبيه‌سازي عددي مسئله و با گذاشتن پراب-هايي در ناحيه ويك بدست آمده است و پس از ميانگين¬گيري زماني به عنوان ورودي الگوريتم معكوس استفاده شده است. ضريب درگ، پهناي ويك و فشار بالادست پارامترهاي مجهولي مي‌باشند كه با استفاده از الگوريتم معكوس و به وسيله الگوريتم لوانبرگ- ماركوات و ژنتيك تخمين زده‌شده‌اند. مدل ارائه‌شده ابتدا بمنظور اعتبار سنجي ابتدا بر روي جريان حول استوانه لحاظ شده پس از يافتن پارامترها و مقايسه آن‌ها با نتايج تجربي، به جريان ابركاواك حول ديسك در عدد كاواك¬زايي 2/0 توسعه داده مي¬شود. فشار كل تخمين¬زده شده الگوريتم معكوس با اندازه گيري¬هاي ناحيه ويك در نقاط متناظر تطابق خوبي نشان مي¬دهند. ضريب درگ، پهناي ويك با دقت خوبي با روش معكوس تخمين زده شده است بطوريكه ضريب درگ حاصل از الگوريتم ژنتيك 03/1 و الگوريتم لونبرگ- ماركوات 06/1 است كه نسبت به مقدار حل عددي 9989/0 به ترتيب حدود 3% و 6% خطا دارند. واژه‌هاي كليدي: مسئله معكوس، ضريب درگ، پهناي ويك، الگوريتم لورنبرگ-ماركوارت، الگوريتم ژنتي