بررسی تجربی رژیم های کاویتاسیونی حول گوه گسترش یافته

جعفری گاوزن, ایرج; فیروز آبادی, بهار; امینی, حکمت

بررسی تجربی رژیم های کاویتاسیونی حول گوه گسترش یافته

نویسندگان

¹ دانشگاه سمنان

² دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

برای ایجاد انواع مختلف رژیم های کاویتاسیون، جسم ترکیبی بصورت دماغه گوه ای و پس جسم مکعب مستطیلی می باشد، ساخته می شود. جسم با نوک گوه ای 60 درجه به عرض10cm، طول22cm و ضخامت 1cm تهیه شده است. جسم از جنس فولاد با کیفیت سطح ماشین کاری 0/01mm می باشد. مدل با زاویه نوک 30درجه هم مورد آزمایش قرار گرفته است. مدل های ساخته شده در مقطع آزمایش تونل کاویتاسیون سرعت بالا نصب شده اند. با تغییر سرعت و فشار تونل، برای جسم با نوک 60 درجه، کاویتاسیون در فصل مشترک شروع می شود و به صورت یک نوار سفید رنگ فصل مشترک را می پوشاند، اما در مدل30درجه در دنباله جسم آغاز می گردد. به محض کاهش جزئی عدد کاویتاسیون، رژیم کاویتاسیون لایه ای در طول پس جسم شروع می شود که برای صفحات بالایی و پایینی آن، هم زمان این رژیم ایجاد نمی شود. با افزایش طول کاویتاسیون لایه ای نوسانات طول رژیم لایه ای به صورت منظم اتفاق می افتد. با جدایی کاویتاسیون لایه ای از روی سطح، رژیم ابری شکل ایجاد می شود و با کاهش بیشتر عدد کاویتاسیون، لایه بخار کل سطح پس جسم را می پوشاند. در اعداد کاویتاسیون یکسان، رژیم های ابری شکل بر روی صفحات بالایی و پایینی پس جسم یکسان نخواهند بود.آزمایش تا حالت سوپرکاویتاسیون انجام شده است. به ازای یک طول مشخص ناحیه کاویتاسیونی، میزان طول با عدد کاویتاسیون به شدت افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23223278.1397.7.1.3.7

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Cavitation in Flow around an Extended Wedge

نویسندگان [English]

iraj jafari gavzan ¹
bahar firouz abadi ²
hekmat amini ¹

¹ semnan

² sharif

چکیده [English]

To establish a variety of cavitating flow regimes, the combined body with wedge nose and rectangular afterbody is usually used. In this research work, the nose angle and the afterbody dimensions of model were 60° and 22cmx10cmx1cm, respectively. Its fabricated material is nearly smooth steel with roughness of 0.01mm. Also, another model with 30° nose angle and the same dimensions of the afterbody is tested. Two mentioned bodies were installed at the test section of a high speed cavitation tunnel. If the speed and pressure of the flow in the tunnel are varied, first cavitation inception occurs, such as a white band at the interface. Then, a little decrease the cavitation number causes the sheet cavitation along the surfaces of the afterbody. However, they are not established simultaneously at the upper and lower planes of the afterbody. By increasing the length of the sheet cavitation, regular oscillation occurs. Observed cloud cavitation is due to the separation of sheet regime which occurs by the re-entrant jet. If cavitation number is decreased slowly, then the vapor sheet covers the upper and lower planes of the afterbody. At the same cavitation numbers, cloud cavitation regimes on the two mentioned planes are not equal. At an especial length of the sheet cavity, the rate of length increase will be intensified.

کلیدواژه‌ها [English]

Cavitation
Extended Wedge
Length Oscillation
Sheet and Cloud Cavitation

مراجع

Keil, T., Pelz, P.F., and Buttenbender, J. “On the Transition from Sheet to Cloud Cavitation”, The 8^th International Symposium on Cavitation, August 13-16, Singapore, Singapore,2012.
Franc, J. P. “Physics and Control of Cavitation. in Design and Analysis of High Speed Pumps” University of Gernoble, France, RTO-EN-AVT-143, 2006.
Brennen, C.E. “Cavitation and Bubble Dynamics”, Oxford University Press, New York, USA, 1995.
Franc, J.P. and Michel, J.M. “Fundamentals of Cavitation”, Grenoble Sciences”, Dordrecht, Netherlands, 2004.
Wang, G., Senocak, I., Shyy, W. Ikohagi, T., and Cao, S. “Dynamics of Attached Turbulent Cavitating ﬂows”, Prog. Aerosp. Sci, Vol. 37, pp. 551–581, 2001.
Kawakami, D.T., Fuji, A., Tsujimoto,Y., and Arndt, R.E.A. “An Assessment of the Inﬂuence of Environmental Factors on Cavitation Instabilities”, J. Fluids Eng., Vol. 130, pp. 1-8, 2008.
Kim, J. and Lee, J.S., “Numerical Study of Cloud Cavitation Effects on Hydrophobic Hydrofoils” Int. J. Heat and Mass Trans., Vol. 83, pp. 591–603, 2015.
Roohi, E. Zahiri, A.P., and Fard, M.P. “Numerical Simulation of Cavitation around A Two-dimensional Hydrofoil, Using VOF Method and LES Turbulence Model”, Appl. Math. Model, Vol. 37, pp. 6469–6488, 2013.
Vinogradova, O.I., “Slippage of Water over Hydrophobic Surfaces”, Int. J. Miner. Process, Vol. 56, pp. 31–60, 1999.

10. Reisman, G.E., Wang Y.C., and Brennen, C.E. “Observations of Shock Waves in Cloud Cavitation” , J. Fluid Mech., Vol. 355, pp. 255-283, 1998.

11. Dular, M. and Petkovsek, M. "Simultaneous Observation of Cavitating Structures and Cavitation Erosion”, Wear, Vol. 300, pp. 55-64, 2013.

12. Franc, J.P. “Partial Cavity Instabilities and Re-entrant Jet”, International Symposium on Cavitation CAV2001, Pasadena, USA, 2001.

13. Kravtsova, A.Y. , Markovich, D.M., Pervunin, K.S., and Imoshevskiy, M.V.T, “Experimental Investigation of Cavitating Flow about a Cascade of NACA0015 Series Hydrofoils”, the 16th Int. Symp. on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, pp. 09-12, 2012.

14. Ji, B., Luo X.W., Roger E., Arndt, A., Xiaoxing P., and Wu,Y. ”Large Eddy Simulation and Theoretical Investigations of the Transient Cavitating Vortical ﬂow Structure around a NACA66 Hydrofoil”, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 68, pp.121–134, 2015.

15. Brander, P.A., Walker, G.J., Niekamp, P.N. and Anderson, B. “An Experimental Investigation of Cloud Cavitation about a Sphere”, J. Fluid Mech., Vol. 656, pp. 147-176, 2010.

16. Biluš, I., Bombek,G., Hočevar, M., Širok, B., Cenčič, T., and Petkovšek, M. “The Experimental Analysis of Cavitating Structure Fluctuations and Pressure Pulsations in the Cavitation Station”, J. Mech. Eng., Vol. 60, No. 3, pp. 147-157, 2014.

17. Jafari Gavzan, I. and Rad, M. ”Influence of After Body and Boundary Layer on Cavitating Flow”, Int. J. Eng., Vol. 22, No. 2, pp. 185–196, 2009.

18. Brennen, C.E. “Cavitation and Bubble Dynamics”, Cambridge University Press, New York, USA, 2014.

19. Gnanaskandan, A. and Mahesh, K. “Numerical Investigation of Near-Wake Characteristics of Cavitating Flow over a Circular Cylinder”, JFM, Vol. 790, pp. 453-491, 2016.

20. Shams, I., Jafari Gavzan, I., and Rad, M. “Evaluation of Numerical Simulation and Experimental Study on Cavitation and Bubble Development”, ISME Conference, Isfahan, Iran, 2006.