شبیه سازی عددی و بررسی تجربی حرکت یک جسم پرسرعت زیرسطحی

در این تحقیق، نحوه شکل گیری و سیر تکامل حباب سوپرکاویتاسیون و تاثیر آن بر کاهش نیروی مقاوم برای یک جسم متحرک زیرسطحی بصورت عددی و آزمایشگاهی بررسی شده است. به منظور شبیه سازی عددی جسم متحرک زیرسطحی، از معادلات میانگین گیری شده ناویر استوکس زمانمند چندفازی، همراه با مدل شش درجه آزادی حرکت جسم صلب استفاده شده است. با توجه به عدم وجود نتایج آزمایشگاهی در مورد پرتابه های پرسرعت زیر سطحی، در ابتدا به کمک کد عددی در دسترس موجود، حل عددی زمانمند برای پرتابه ای با سرعت حدود 100 متر بر ثانیه انجام و نتایج آن در راستای تنظیم کد عددی، با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از دقت مناسب الگوریتم انتخاب شده، حل عددی زمانمند حرکت پرتابه پرسرعت با سرعت 200 متر بر ثانیه مورد تحلیل قرار گرفت. آزمایش ها برای یک پرتابه با دماغه نیم کروی در آزمایشگاه هیدرودینامیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر شیراز انجام شده و مسیر جسم توسط دوربین پرسرعت ثبت شده است. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهدکه حباب سوپرکاویتاسیون در زمانی کمتر از 2 میلی ثانیه، پرتابه پرسرعت را بطور کامل احاطه کرده، نیروی پسای وارد بر پرتابه را 66% کاهش می دهد.