شبيه سازي كاويتاسيون جزئي حول هندسه هاي با مقاطع دايروي و بيضوي به روش المان مرزي

Simulation of partial cavitation over the symmetrical circular and elliptical crosss sections using the boundary element method

در اين تحقيق با استفاده از روش المان مرزي، نرم­افزاري جهت شبيه ­سازي جريان كاويتاسيون جزئي حول هندسه­ هاي با مقاطع دايروي (متقارن محوري) و بيضوي (شبه­ سه­ بعدي) ارائه مي­شود. با توجه به سرعت بالاي همگرايي تحليل متقارن محوري در روش المان مرزي، ابتدا جريان كاويتاسيون حول هندسه ­هاي با مقطع دايروي شبيه­ سازي شده و سپس از نتايج اين تحليل جهت شبيه ­سازي جريان حول هندسه­ هاي با مقطع بيض وي استفاده مي­شود. بدين منظور، با استفاده از بيان انتگرالي تئوري گرين، رينگ­هاي چشمه و دوگان روي مرزهاي حل توزيع و براي شبيه­ سازي انتهاي كاويتي، از دو مدل ساده و جت بازگشتي استفاده مي­شود. طول كاويتي مقداري ثابت و ورودي مسأله است و شكل كاويتي و عدد كاويتاسيون از نتايج اين شبيه­سازي است. به­منظور اعتبارسنجي نتايج، معادلات ناوير-استوكس به­روش مخلوط چندفاز نيز حل شده و سرعت همگرايي و دقت آن با نتايج روش حاضر مقايسه مي­شود. مقايسه نتايج حاضر با نتايج تجربي و عددي توانايي اين روش را در شبيه ­سازي جريان كاويتاسيون جزئي حول هندسه­هاي با مقاطع دايروي و بيضوي را با سرعت همگرايي بالا و دقت نسبتاً مطلوب تاييد مي­كند

In this research a software is developed to simulate the partial cavitation over the axisymmetric and quasi three-dimensional bodies using a Boundary Element Method (BEM).According to desirable convergenceof axisymmetric simulation in BEM, first the axisymmetric cavitation flow is simulated and this result is used to simulate quasi three-dimensional bodies. In order to simulate the cavitation flow, the source and dipole rings are distributed on body and cavity boundaries, Using Green's theorem integral expression and to simulate closure of cavity, two models is used: simple closure model and re-entrant jet model. The constant length of the cavity is initial prediction and the cavitation number and shape of cavity are the main results of this simulation. The validation of solution, the Navier-Stokes equations based on mixture model is compared to BEM results in convergense and accuracy. Compression between this results and other experimental and numerical simulation show the ability of BEM in simulation of cavitation flows with desirable convergence and relatively good accuracy