مطالعه عددی و تجربی اثرات تزریق بر روی جریان سوپرکاویتاسیون مصنوعی

یکی از روش های کم هزینه در کاهش نیروی پسا بر روی رونده های زیرسطحی ایجاد ابرکاواک مصنوعی حول رونده است. همین امر باعث شده که همواره بررسی این موضوع مورد علاقه محققان قرار گیرد. در این تحقیق، جریان سوپرکاویتاسیون مصنوعی حول کاواک ساز 30 درجه به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق، مطالعه و بررسی نرخ تزریق هوا و سرعت جریان آب بر روی ضریب پسا و شکل کاویتی می باشد. ابتدا پدیده سوپرکاویتاسیون مصنوعی در محدوده سرعت 14 تا 22 متر بر ثانیه، حول کاواک ساز 30 درجه در یک تونل آب شبه مدار باز مورد آزمایش و اندازه گیری قرار گرفته است. سپس جریان سوپرکاویتاسیون مصنوعی حول کاواک ساز 30 درجه و منطبق بر شرایط ورودی و تزریق، به صورت سه بعدی مدل سازی و مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. در تحقیق عددی حاضر، از روش مخلوط چند فازی استفاده شده است و معادله رایلی جهت انتقال جرم در یک ساختار چند فازی به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج نشان دهنده سازگاری خوب بین نتایج عددی و تجربی بوده است. در پایان پس از مقایسه نتایج عددی و تجربی، اثر تزریق را در جریان سوپرکاویتاسیون مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق تاثیر تزریق و سرعت جریان را بر روی ابعاد ناحیه حباب، ضریب پسا و روابط بین آن ها مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دبی تزریق، مقدار نیروی پسا و ضریب پسا تا 36 درصد کاهش می یابد. همچنین در دبی تزریق ثابت، با کاهش عدد کاویتاسیون، طول و قطر ناحیه کاویتی تا 77 درصد و 20 درصد به ترتیب افزایش می یابد.