بررسی آزمایشگاهی و عددی استفاده از پدیده اثر کواندا در ایجاد نیروی پیشران زیرسطحی

Abstract

در این مقاله به معرفی سامانه تقویت‌کننده جریان آب به‌عنوان پیشران زیرسطحی پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده است. در این سامانه از پدیده اثر کواندا برای تقویت جریان سیال استفاده می‌شود. اثر کواندا با ایجاد خلأ نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال از مسیر مستقیم خود شده به‌نحوی که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال می‌کند. آب تحت فشار از یک شکاف حلقوی به‌صورت جت پرسرعت در ناحیه قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا- واگرا تزریق می‌شود. بر اساس پدیده اثر کواندا، جریان جت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را می‌پیماید. حجم بیشتری از آب در قسمت همگرای مجرا از محیط مکیده شده و از قسمت دمش به بیرون رانده می‌شود و جریان آب ایجادشده باعث تولید نیروی پیشران می‌شود. این سامانه به‌منظور ارزیابی عملکرد در ایجاد نیروی پیشران، در آب ساکن (بولارد) مورد آزمایش قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و دبی جت سیال ورودی به‌صورت تجربی اندازه‌گیری شد. مدل‌سازی عددی در شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی بین هر دو دسته از نتایج دیده می‌شود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله در سرعت جریان آزاد ۵/۲متر بر ثانیه استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی معمولی مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که می‌توان از این سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود.