18188

18188

تحليل عددي جريان همراه با ميكروحباب حول يك جسم متقارن محوري

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

فروردين ماه 1396

دكتر مهدي مقيمي

مكانيك

كاهش درگ و درنتيجه كاهش نيروي بازدارنده اجسام شناور داخل يا روي آب و درنتيجه دست‌يابي به سرعت‌هاي بالاتر و مصرف سوخت كمتر يكي از مهم‌ترين موضوعات در مهندسي هست. نيروي درگ وارده بر اجسام خارجي شامل نيروي درگ اصطكاكي و درگ فشاري ناشي از هندسه شكل است كه هريك از آن‌ها تأثير خاصي بر نيروي وارده بر جسم دارد، درنتيجه براي كاهش درگ وارده بايستي سعي در كاهش هريك از اين نيروها داشت. يكي از روش هاي مناسب براي كاهش درگ اصطكاكي تزريق ميكرو حباب‌ها به داخل لايه‌مرزي است. در اين مقاله، شبيه‌سازي كاهش درگ از طريق تزريق ميكرو حباب بر روي يك جسم متقارن محوري بررسي شده است. مدلي كه براي بررسي كاهش درگ در اين پروژه انتخاب شده يك ربات هوشمند زيرآبي است كه در آزمايشگاه هيدروديناميك كاربردي دانشگاه علم و صنعت مورد آزمون قرار گرفته است. براي شبيه‌سازي جريان دو فاز از مدل ميكسچر و از مدل توربولانسي k-w sst در نرم‌افزار فلوئنت استفاده‌شده است. در اين پژوهش ميكرو حباب تحت زوايا و سرعت مختلف در دو حالت تحت زاويه نسبت محور جسم و همچنين انحراف از سطح عمود بر جسم بر روي آن تزريق مي‌شود. تأثير هريك از اين پارامترها بر ضريب درگ و نيروي وارده بر جسم محاسبه شده است. كاهش درگ بر روي جسم متقارن محوري در دو حالت تزريق متفاوت در اين پژوهش صورت گرفت است. در هريك از اين حالت ها ميزان كاهش درگ محاسبه شده و ارائه‌شده است. ميزان كاهش درگ بر روي جسم در زوايه تزريق 45 درجه براي هر دو حالت با هم محاسه شده است. در هر دو حالت ميزان كاهش درگ در يك نسبت نزديك به هم در نسبت سرعت تزريق به سرعت جريان آزاد مشاهده مي‌شود و همچنين در هر دو حالت با افزايش سرعت تزريق هوا به سرعت جريان آزاد ميزان كاهش درگ، كاهش مي‌يابد. در حالتي كه جريان با انحراف نسبت به بردار عمود بر سطح تزريق مي‌شود ميزان شيب كاهش درگ كند تر است براي مثال در نسبت سرعت تزريق هوا به سرعت جريان آزاد 5 چيزي در حدود 15 درصد اختلاف در كاهش درگ مشاهده مي‌شود.

1396/09/28

12/19/2017 12:00:00 AM

Reduction of drag and consequently, decline of deterrent force against suspending bodies inside or on the water along with getting to higher speeds and lower fuel consumption are some of the significant engineering problems. The drag force applied on external forces include frictional drag and compressive drag which are due to geometrical shape of the body. Each of these forces exert a distinct effect on the total force applied against a body. Consequently, reduction of applied drag necessitates reduction in either of above-mentioned forces. One of the proper ways of reducing frictional drag is injection of micro-bubbles into the boundary layer. In this paper, simulation of decrease of drag through injection of micro-bubbles onto an axisymmetric body is studied in details. In this project, the model selected for reducing drag is a submarine smart robot which is tested in applied hydraulic laboratory. For simulation of two-phase flow, mixture model as well as SST k-w turbulence model are used in the setting of Fluent Software. In this survey, the micro-bubble is injected over the body at different angles and different rates. The effect of each parameter on drag coefficient and the force applied on the body is calculated.