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

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.