تحليل هيدروديناميك يك تونل آب كاويتاسيون صنعتي سرعت بالا با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

Preliminary design and cfd analysis of a high speed industerial cavitation tunnel

يكي از تجهيزات آزمايشگاهي و اندازه گيري در بررسي مسايل هيدروديناميك اجسام مغروق و نيمه مغروق، تونل هاي آب ميباشند كه علاوه بر اندازه گيري نيروهاي هيدروديناميك، قابليت مطالعه پديده هاي فيزيكي همچون كاويتاسيون را نيز فراهم مي كنند . در اين مقاله پس از بررسي انواع تونلهاي آب موجود و مطالعه مشخصات فني اجزاء آنها، به طراحي مقدماتي يك تونل آب صنعتي بزرگ پرداخته شده است. در اين راه از ابزار ديناميك سيالات محاسباتي براي شبيه سازي توزيع جريان در بخش هاي مختلف تونل بهره گرفته شده است. نازل، مقطع آزمايش، زانوييها و ديفيوزر براي تونل آب كاويتاسيون سرعت بالا مطابق با معيارهاي مهندسي، طراحي و انتخاب شدهاند. در اين طراحي، توابع هدف ايجاد يكنواختي مناسب جريان در مقطع آزمايش و افت فشار كمينه در كل مدار بسته تونل بوده است. نتيجه نهايي طراحي شامل تونلي با يك نازل با شكل پروفيل ديواره تابع درجه 5، نسبت انقباض 8، نسبت طول به قطر هيدروليكي L/D برابر 1/2 و ابعاد مقطع آزمايش مربعي با ابعاد 1/ 2m 1 / 2m 4m شده است. شبيه سازي هاي عددي بر روي تونل طراحي شده نشان مي دهد كه يكنواختي جريان در مقطع آزمايش براي تمام طراحيها مطلوب بوده است. همچنين افت فشار تونل آب با زانويي هاي داراي پرههاي هدايت كننده نوع A تقريبا %15 كمتر از تونل آب با زانويي هاي داراي پرههاي هدايت كننده نوع B بوده است. در اين مقاله روند كامل طراحي، معيارهاي بكار رفته و همچنين نتايج حاصله از تحليل هاي محاسباتي با جزييات كامل ارايه و تحليل شده است.

Design and manufacturing of laberotary's equipments is a nessesity for understanding and developing of the science of mechanical engineering, aerodynamics and hydrodynamics that are used for improving the vehicles performance such as cars, weapons, ships and submarines. One of these equipments is the cavitation tunnel that is applied for study of physical phenomenas such as cavitation and also for measuring of hydrodynamic loads for submerged and surface moving bodies. In this paper, a review is presented for the existing cavitation tunnels and then a new cavitation tunnel is designed based on the technical requirements for any parts of them.