مدل سازی عددی دائم و غیر دائم عملکرد واترجت با توپی غیر استوانه ای شرایط غیر کاویتاسیونی و کاویتاسیونی با استفاده از روش حجم محدود

Abstract

تئوری حاکم بر سیستم رانش واترجت ترکیبی از دانش مرتبط با پمپ و پروانه است. فشار در ناحیه مکش پروانه ها در سرعت های بالای دورانی کمتر از فشار اشباع می‌شود و در نتیجه کاویتاسیون به وجود می‌آید. اما سیستم رانش واترجت می‌تواند تا سرعت‌های دورانی بالاتری در برابر وقوع کاویتاسیون مقاومت کند. در این مقاله با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پارامترهای گشتاور، بازده و هد در شرایط غیر کاویتاسیونی در حالت دایم و غیر دایم پیش بینی شده و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده است. همچنین در شرایط کاویتاسیونی جریان به صورت دوفازی مدل شده و با حالت غیر کاویتاسیونی مقایسه شده است. الگوی ایجاد کاویتاسیون بر روی روتور در شکل نشان داده شده و با حل عددی مقایسه شده است. سپس در ضریب جریان دیگری نقطه شکست رانش بدست آمد. همچنین مطالعه پارامتریک شامل بررسی نقش استاتور در خنثی سازی اثر گشتاور روتور انجام شده است. حل عددی با استفاده از شبکه ساختاریافته، دستگاه مرجع چرخان، دامنه پریودیک، به صورت دایم و غیر دایم و با استفاده از مدل توربولانسی SST انجام گردیده است.این پژوهش نشان می‌دهد که استاتور تا حد قابل توجهی گشتاور پیچشی روتور را خنثی می‌کند. همچنین تاثیر منفی کاویتاسیون بر عملکرد سیستم و نقش آن در کاهش راندمان به خوبی نشان داده شده است.