بررسی عددی اثر قطر سوراخ کاویتاتور دیسکی بر نیروی پسا و شکل حباب ابرکاواک

ابرکاواک یک فرایند هیدرو دینامیکی است که در آن جسم کاملا در یک لایه گاز احاطه شده و تشکیل آن ناشی از کاویتاتور نصب شده در جلوی جسم است. شناورهای ابرکاواکی می توانند با سرعت های بالایی در آب حرکت کرده و مقاومت اصطکاکی به میزان قابل توجهی کاهش یابد. در سال­ های اخیر محققان، هندسه­ های مختلفی از کاویتاتورها در تحقیقات تئوری، عددی و تجربی موردبررسی و تجزیه وتحلیل قرار داده اند. یکی از مهم ترین کاویتاتورهای مورداستفاده در کاربردهای عملی، کاویتاتورهای دیسکی سوراخ دار است که در این مقاله مورد تحلیل قرار گرفته است. حساسیت سنجی پارامترهای هندسی و جریانی و تاثیر آن ها بر هندسه کاویتی (حباب) و میزان انتقال جرم مهم ترین متغیرهایی هستند که در مطالعه حاضر مورد بحث و بررسی قرار گرفته­ است. تحلیل عددی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی بر پایه حجم محدود به کمک نرم افزار انسیس-فلوئنت انجام شده است. برای مدل سازی جریان سیال اغتشاشی از مدل k-ε استفاده شده است. شبکه تولیدشده حول کاویتاتور و در همه دامنه حل شبکه سازمان یافته است. برای اعتبارسنجی نتایج عددی از دو نمونه هندسه شامل سطح مستطیلی با زاویه حمله ۱۰ درجه و کاویتاتور دیسکی استفاده شده است. مطابق نتایج به دست آمده انطباق خوبی بین داده­ های عددی و تجربی وجود دارد. بر اساس نتایج به دست آمده برای سرعت های بالاتر از ۶۰ متر بر ثانیه با استفاده از ضرایب ثابت اصلاحی می­ توان میزان مقاومت مربوط به حباب ابرکاواک را با دقت مناسبی تخمین زد.