مطالعه وقوع پدیده کاویتاسیون با استفاده از روش شبکه بولتزمن چندفازی و با اعمال معادلات حالت مختلف

مطالعه کاویتاسیون، به دلیل وقوع آن در سامانه های سیالاتی مانند پمپ ها، نازل ها و افشانه ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در مطالعه حاضر، روش شبکه بولتزمن چندفازی برای شبیه سازی عددی جریان های کاویتاسیونی توسعه داده شده است. برهم کنش و جدایش فازهای مایع و بخار با اعمال روش اختلاف دقیق صورت گرفته و جهت دستیابی به پایداری عددی با حداقل جریان های غیر فیزیکی و انطباق ترمودینامیکی بهتر نتایج عددی، از معادله های حالت مناسب استفاده شده است. در این راستا، معادلات حالت مکعبی Shan-Chen (SC) و Carnahan—Starling (CS) و معادله حالت غیرمکعبی Peng-Robinson (PR) اعمال شده اند. دقت و کارآیی الگوریتم حاضر با حل وقوع کاویتاسیون همگن و غیرهمگن مطالعه شده و نتایج بدست آمده با نتایج دیگران مقایسه شده است. الگوریتم توسعه یافته برای بررسی وقوع و رشد حباب های کاویتاسیونی و دینامیک آن به کار گرفته شده و با استفاده از هر یک از معادلات حالت، تاثیر آب دوستی و آب گریزی سطوح دیواره بر پایداری عددی و نحوه برهم کنش بین جامد و سیال و اثرگذاری آن در چگونگی وقوع پدیده کاویتاسیون و دینامیک ناحیه کاویتاسیونی در گلوگاه یک نازل همگرا-واگرا مورد مطالعه قرارگرفته است. ارزیابی نتایج حاصل از الگوریتم حاضر با نتایج موجود در منابع و مراجع نشان می دهد که روش شبکه بولتزمن چندفازی با استفاده از یک معادله حالت مناسب، قابلیت و توانمندی بسیار خوبی برای شبیه سازی جریان های کاویتاسیونی در هندسه-های کاربردی را دارا بوده و دینامیک پیچیده حباب های کاویتاسیونی را به خوبی تسخیر می کند.