بررسي عددي تاثير دمش بر رفتار هيدروديناميكي جريان‌هايكاويتاسيوني عبورياز هيدروفويل‌ها با استفاده از روش پيش‌شرط تواني

Numerical investigation of blowing effect on hydrodynamic behavior of cavitating flows over hydrofoilsusing power law preconditioning method

تحليل و شبيه‌سازي عددي جريان‌هاي كاويتاسيون به‌دليل ظهور و كاربرد آن در صنايع دريايي، توربوماشين‌هاي آبي، هيدروفويل‌ها، اجسام زيرسطحي و غيره از اهميت ويژه‌اي برخوردارند. به همين دليل در اين تحقيق اثر دمشبر رفتار هيدروديناميكي جريان‌هاي كاويتاسيوني عبوري از هيدروفويل‌هابررسي شده است. روش حجم محدود جيمسون و روش پيش‌شرط تواني به همراه مدل تك فازي كاويتاسيون (مدل باروتروپيك) براي تحليل جريان كاويتاسيوني استفاده شده است. پايداري حل به‌كمك جملات اتلافي مرتبه دوم و چهارم به‌دست آمده است.براي رسيدن به حالت دايم از روش چهار مرحله‌اي صريح رانگ- كوتا استفاده شده است. باتوجهبهاين كهغالباًكاويتاسيوندراعداد رينولدز بالارخمي‌دهد، جهتسهولتدرشبيه‌سازي، معادلاتجريانغيرلزجدرنظرگرفتهشده، براي اعمال دمش از سطح هيدروفويل، يك جت در سطح فوقاني هيدروفويل قرار داده شده‌است. پارامتر‌هاي محل جت، نسبت سرعت دمش، زاويه دمش و پهناي جت متغيرهاي مورد بررسي است. شبيه‌سازي در دو عدد كاويتاسيون متفاوت صورت گرفته است. نتايج عددي نشان مي‌دهد روش پيش‌شرط تواني سرعت همگرايي را تا حد زيادي افزايش مي‌دهد. دمش سبب كاهش ضرايب برآ و پساي فشاري و طول كاويتي نسبت به حالت بدون دمش مي‌شود. همچنين افزايشنسبت سرعت دمش، زاويه دمش و پهناي جتموجب كاهش طول كاويتي و ضرايب برآ و پساي فشاري مي‌شود.

Numerical analysis and simulation of cavitating flows due to appearance and its application in the maritime industry, water turbomachinery, hydrofoils, underwater vehicles, etc.have specific importance. For this reason in this research, the effect of blowing on hydrodynamic behavior of cavitating flows over hydrofoils has beeninvestigated. Jamesonʹs finite volume method and power-law preconditioning method with single-phase cavitation model (Barotropic model) have been used to the analyzing ofcavitating flow. The stabilizationofsolutionhas been achieved with help of the second and fourth-order dissipation term. Explicit four step Runge-Kutta method has been used to achievethesteadystate condition. As regards the cavitation often occurs at high Reynolds number, to facilitate the simulation theinviscidflow equations are considered. For apply the blowing from hydrofoil surface, a jet has been placed on hydrofoil’s upper surface. The parameters of jet location, blowing velocity ratio, blowing angle and width of jet are investigated and simulationhasbeenperformed for two different cavitation numbers. The numerical results show that the power-law precondition increases the convergence speedsignificantly. Blowing reduces the cavity length, lift and pressure drag coefficients compared to no blowing case. Alsothe increase of blowing velocity ratio, blowing angle and width of jet, decrease the cavity length, lift and pressure drag coefficients.