مطالعه عددي تاثير ضريب نرخ دمش گاز بر مشخصات كاويتي در جريان سوپركاويتاسيون گازدهي شده

Numerical study of gas rate coefficient effect on ventilated supercavitating flow specifications

در اين مقاله جريان سوپركاويتاسيون گازدهي شده بر روي يك مدل پرتابه‌اي در شرايط پايدار با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي در نرم افزار تجاري سي اف ايكس و بكارگيري مدل آشفتگي كي- امگا اس- اس-تي و تكنيك حجم سيال به صورت سه‌بعدي شبيه سازي شده است. به منظور صحت سنجي مدل عددي، ابعاد كاويتي گازدهي شده حاصل از نتايج شبيه‌سازي با داده‌هاي آزمايشگاهي موجود، مقايسه و دقت حل عددي مشخص شده است. نتايج عددي نشان مي‌دهد كه در يك عدد فرود ثابت و با افزايش ضريب نرخ دمش گاز، ابعاد كاويتي گازدهي شده در ابتدا افزايش يافته و پس از رسيدن به يك مقدار بحراني تقريباً ثابت مي‌ماند. همچنين مشاهده شده است كه در كاويتي‌هاي بزرگتر، اثر نيروي جاذبه موجب انحراف قسمت انتهايي كاويتي به سمت بالا مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش ضريب نرخ دمش گاز، الگوي خروج گاز از انتهاي كاويتي از حالت جت بازگشتي به حالت گردابه دوقلو تبديل مي‌شود. تغييرات ضريب نرخ دمش گاز بر حسب طول كاويتي تابعي از عدد فرود جريان كاويتاسيوني بوده و مقدار بحراني ضريب نرخ دمش گاز بر حسب عدد فرود جريان به‌صورت خطي افزايش پيدا مي‌كند.

In this paper, the three dimensional ventilated cavitating flow in the steady condition around a projectile model is simulated using CFD method combined with a sst k-ω turbulence model and volume-of-fluid technique, With the aid of CFD software ANSYS CFX. The numerical model is validated using comparisons between numerical predictions and existing experimental data and fairly good agreement is revealed. The numerical results show that with increasing the ventilation gas rate at constant Froude number, the cavity length gradually increases to a critical value and then remains fixed upon further increase in gas ventilation rate. Also, it has been observed that rear portion of larger cavity moves upwards due to gravitational effect. With increasing the ventilation gas rate, the gas leakage mechanism at rear portion of ventilated supercavity changes from the re-entrant jet closure mode to twin vortex closure mode. The variation of ventilation gas rate versus cavity length is a function of Froude number and the critical ventilation gas rate increases linearly with Froude number.