بررسی عددی تاثیر کاویتاسیون بر عملکرد سیستم رانش واترجت با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

مدل سازی پدیده کاویتاسیون در سیستم رانش واترجت به دلیل اثرات مخرب و ماهیت دو فازی و پیچیده آن یکی از بزرگ ترین چالش های مهندسی و مدل سازی عددی است. از آنجایی که مطالعه این پدیده به صورت آزمایشگاهی در تونل کاویتاسیون مستلزم هزینه های فراوان است. بنابراین در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی وقوع کاویتاسیون در یک واترجت جریان محوری شبیه سازی شد. مقدار هد، گشتاور و رانش براثر کاویتاسیون و همچنین بدون درنظرگرفتن کاویتاسیون در سه مقدار از دبی جریان به دست آمد. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با مقادیر آزمایشگاهی داشتند. یکی از مطالعات جدید در این پژوهش بررسی الگوی تشکیل حباب های کاویتاسیون در نوک پره روتور و قسمت مکش آن است. مدل سازی عددی یک بار برای روتور و استاتور و یک بار برای روتور بدون درنظرگرفتن استاتور انجام شده است. حل عددی با استفاده از شبکه ساختاریافته، دستگاه مرجع چرخان، دامنه پریودیک، به صورت پایا و با استفاده از مدل توربولانسی sst انجام شده است.

Numerical Investigation of Cavitation Effect on the Performance of Waterjet Propulsion System by Computational Fluid Dynamics

The numerical simulation of cavitation phenomenon in waterjet propulsion system, due to destructive effects and complicated and twophase nature, is one of the greatest challenges in engineering and numerical modeling. Due to needing of very much cost for experimental studying this phenomenon in the cavitation tunnel, in this paper, the happening of cavitation in axial flow waterjet was simulated by computational fluid dynamics. The head, torque, and thrust due to cavitation and ignoring that were calculated in 3 flow rate values. The result showed good agreement with experimental data. One of the new studies in this paper is the investigation of the pattern of cavitation bulb forming on the tip and suction side of the rotor rsquo;s blade. Numerical simulation was performed, using the rotor and stator and with rotor only. Numerical solution is performed, using a the structured grid, the rotating reference frame, the periodic domain, and SST turbulence model in the steady form.