اندازه گيري تجربي مشخصه هاي جريان سوپركاويتاسيوني در پايين دست يك كاويتاتور مخروطي 30 درجه در دو حالت طبيعي و همراه با تزريق هوا

Experimental Analysis of the Characteristics of Both the Natural and Ventilated Supercavities behind a 30 Degree Conical Cavitator

در اين مقاله مشخصه هاي حباب سوپركاويتاسيون ايجاد شده در پايين دست يك كاويتاتور مخروطي 30 درجه در سرعت هاي مختلفي از جريان آب، در دو حالت طبيعي (بدون تزريق هوا) و حالت همراه با هوادهي اندازه گيري و تحليل تجربي شده است. در آزمايش هاي تجربي، براي هر حالت از شرايط جريان، تغييرات نيروي مقاوم در برابر حركت و پروفيل توزيع فشار در راستاي طولي بدنه، به كمك ترانسديوسرهاي الكترونيكي اندازه گيري و ثبت گرديده است. همچنين بيشترين قطر و طول حباب سوپركاويتاسيون ايجاد شده نيز از تصاوير يك دوربين سرعت بالا استخراج شده است. براي اطمينان از صحت عملكرد سيستم هاي اندازه گيري، ابتدا جريان سوپركاويتاسيوني طبيعي بر روي يك ديسك تخت، مشابه با شرايط اندازه گيري هاي تجربي فرانس و ميشل، انجام گرديد. مقايسه نتايج حاضر با داده هاي آنها تطابق خوبي را نشان مي دهد. نتايج اندازه گيري هاي تحقيق حاضر نشان مي دهد كه در حالت سوپركاويتاسيون طبيعي با كاهش سرعت جريان، طول حباب كاويتي در حالت كاويتاسيون طبيعي كاهش مي يابد و طول حباب آن به مراتب كوچك تر از حالت سوپركاويتاسيون همرا با هوادهي است. در حالت همراه با هوادهي، طول حباب كاويتاسيون وابستگي كمتري به سرعت جريان دارد و به نظر مي رسد كه ميزان هواي مكش شده به داخل حباب بسيار موثر بوده و در حالي كه قطر حباب در حالت سوپركاويتاسيون طبيعي در بعد از كاويتاتور مخروطي 30 درجه، تقريباً يكنواخت و ثابت مي-ماند.

In this paper, the characteristics of both the natural and ventilated supercavities occurred behind a 30 degree conical cavitator were investigated experimentally. For all cases, the drag force of the cavitator and the streamwise distribution of pressures downstream of the cavitator were measured using the corresponding electronic devices. Both of the maximum diameter and the length for the supercavities, formed behind the cavitator, were measured from the captured pictures using a high speed camera. Experimental results of France and Michel reported for natural supercavitation flow over a flat disk was utilized for validating the present test setup. For the natural supercavitating cases, the results show that the lengths of supercavities decreased as the inlet velocity decreased, while their lengths were many times shorter than those related to the ventilated cases. Also, the sensitivity of the length of the supercavities to the inlet velocity of flows was reduced for the ventilated cases. For the ventilated cases, the lengths of supercavities were influenced most by the mass flow rate of the injected air.