شبیه‌سازی عددی هیدروفویل نزدیک به سطح آزاد آب در جریان فوق‌ بحرانی و کاویتاسیونی

با حرکت وسایل دریایی بدون سرنشین نزدیک سطح آب، موجی در سطح دریا و حباب کاویتاسیونی روی سطح جسم ایجاد می‌شود. اثر سطح آزاد و تشکیل حباب در سرعت‌های بالای سامانه به کلی بر عملکرد وسیله تاثیر گذار بوده و نیازمند بررسی بیشتر است. در این پژوهش هندسه جسم مغروق با هیدروفویل‌های مختلف ناکا مدل‌سازی شد تا با حل مسئله به روش عددی، شکل موج سطح آزاد و حباب بخارآب حول هیدروفویل شبیه‌سازی شود. با تغییر هندسه، زاویه حمله، عمق غرق‌شدگی و سرعت هیدروفویل تغییرات دامنه موج و شکل حباب مورد بررسی قرار گرفت. با نزدیک شدن جسم غوطه‌ور به سطح آب، حضور سطح آزاد اهمیت بیش‌تری پیداکرده و دامنه موج تشکیل‌شده بلندتر شده است. علاوه بر این، ضرایب برآ و پسا با کاهش عمق غوطه‌وری کم‌تر شده و با کاهش عدد کاویتاسیون، حجم حباب بخار تشکیل‌شده رشد کرده که منجر به کاهش دامنه موج سطح آزاد شده است.

numerical simulation of cavitating subsurface hydrofoil at high froude numbers

as an autonomous underwater vehicle (auv) moves near the free surface, it gives rise to distinctive wave patterns on the sea’s surface and fosters the formation of bubbles around its body. the influence of free surface and bubble formation at high system velocities significantly affects the performance of the vehicle and requires further investigation. to numerically simulate wave patterns and partial cavitation bubbles, the submerged body was modeled using the naca hydrofoil series. by altering the geometry, angle of attack, immersion depth, and cavitation number, variations in the wave amplitude and bubble shape were examined. as the submerged body approaches the sea level, the presence of the free surface becomes more significant, resulting in an increased wave amplitude. additionally with decreasing submersion depth lift and drag coefficients decrease and decreasing cavitation number results in an expansion of the cavitation volume, consequently reducing the amplitude of the free surface wave.