مطالعه عددی و آزمایشگاهی مسئله ورود یک پرتابه کروی به آب و بررسی اثر جرم و سرعت برخورد بر زمان و عمق جدایش حباب

در این مقاله، مسئله ورود به آب یک پرتابه کروی به صورت عددی و آزمایشگاهی شبیه سازی شده است. برای مدل سازی اندرکنش بین سازه و سیال، یک تحلیل دینامیکی صریح با استفاده از فورمول بندی کوپل اویلرین لاگرانژین که در نرم افزار اجزای محدود آباکوس موجود است، به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی و آزمایشگاهی مربوط به تغییرات جابجایی و سرعت پرتابه کروی در عمق آب بر حسب زمان با نتایج تئوری، تطابق خوب این نتایج با یکدیگر و دقت و کاربرد الگوریتم عددی مورد استفاده را آشکار می سازد. نتایج نشان داد که زمان جدایش حباب، تابع ضعیفی از جرم پرتابه و سرعت برخورد آن با سطح آزاد آب است؛ اما عمق جدایش حباب با افزایش این مولفه ها، به طور قابل توجه ای افزایش می یابد. همچنین افزایش جرم پرتابه تاثیر نامحسوسی بر استهلاک انرژی ویسکوزیته دارد؛ در حالی که افزایش سرعت برخورد پرتابه با سطح آزاد آب منجر به کاهش استهلاک انرژی می شود.