بررسی آزمایشگاهی و عددی استفاده از پدیده اثر کواندا در ایجاد نیروی پیشران زیرسطحی

در این مقاله به معرفی سامانه تقویت کننده جریان آب به عنوان پیشران زیرسطحی پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده است. در این سامانه از پدیده اثر کواندا برای تقویت جریان سیال استفاده می شود. اثر کواندا با ایجاد خلا نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال از مسیر مستقیم خود شده به نحوی که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال می کند. آب تحت فشار از یک شکاف حلقوی به صورت جت پرسرعت در ناحیه قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا- واگرا تزریق می شود. بر اساس پدیده اثر کواندا، جریان جت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را می پیماید. حجم بیشتری از آب در قسمت همگرای مجرا از محیط مکیده شده و از قسمت دمش به بیرون رانده می شود و جریان آب ایجادشده باعث تولید نیروی پیشران می شود. این سامانه به منظور ارزیابی عملکرد در ایجاد نیروی پیشران، در آب ساکن (بولارد) مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و دبی جت سیال ورودی به صورت تجربی اندازه گیری شد. مدل سازی عددی در شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی بین هر دو دسته از نتایج دیده می شود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله در سرعت جریان آزاد 5/2متر بر ثانیه استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی معمولی مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که می توان از این سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود.