مدل سازی رتبه کاسته کاویتاسیون جزئی غیردائم بر روی هیدروفویل سه بعدی با استفاده از روش المان مرزی
چکیده
مدل سازی رتبه کاسته کاویتاسیون جزئی غیردائم بر روی هیدروفویل سه بعدی در این رساله انجام شده است. با تکیه بر فرض جریان پتانسیل، معادلات حاکم و شرایط مرزی جریان کاویتاسیون جزئی ارائه شده است. در ادامه ابتدا جریان دائم و غیردائم بدون کاویتی حول هیدروفویل های دوبعدی و سه بعدی با استفاده از روش المان مرزی تحلیل شده است. نتایج بدست آمده از روش عددی با نتایج تحلیلی و تجربی مقایسه شده و مشاهده گردید که روش عددی از دقت بسیار بالایی برخوردار می باشد. در گام بعدی، جریان دائم کاویتاسیون جزئی بر روی هیدروفویل های دوبعدی و سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی با استفاده از روش غیرخطی پاره ای انجام شده که در این روش به کمک یک فرآیند تکرار، شکل کاویتی بر روی هندسه مورد نظر محاسبه می شود. کارایی این روش در تحلیل جریان دوبعدی و سه بعدی با استفاده از نتایج تجربی و عددی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که روش تکرار با وجود دقت مناسب، هزینه محاسباتی بالایی دارد. فرآیند تکراری در هر گام زمانی جریان غیردائم نیز مورد نیاز است. علاوه بر این، استفاده از فرآیند تکرار منجر به تغییر دستگاه معادلات حاکم شده که این تغییر، مدل سازی رتبه کاسته را به مخاطره می اندازد. بنابراین، روش جدیدی جهت تحلیل کاویتاسیون جزئی غیردائم ارائه شده است. در این روش، فرآیند تکرار حذف شده و طول کاویتی به کمک یک روش تحلیلی در هر گام زمانی تعیین می شود. ایده اصلی این روش تحلیلی بر اساس رفتار کاویتاسیون جزئی در جریان دائم می باشد. با استفاده از این روش جدید، مدل سازی رتبه کاسته کاویتاسیون جزئی غیردائم انجام شده است. در روش رتبه کاسته نیز جهت حذف مقادیر ویژه صفر و گریز از تصحیح استاتیکی، مدل سازی جریان غیردائم بر اساس المان های مجهول دنباله پایه ریزی شده است. دقت و کارایی روش ارائه شده در مدل سازی جریان غیردائم دوبعدی و سه بعدی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج مدل سازی رتبه کاسته با نتایج روش متداول و نیز نتایج دیگر محققان بیانگر دقت مناسب روش استفاده شده می باشد. در نهایت نشان داده شده که مدل رتبه کاسته پیشنهادی از لحاظ زمان محاسباتی دارای کارایی بالای 80 درصد بوده و از این رو با صرف زمان به مراتب کمتری نسبت به روش متداول قادر به مدل سازی جریان غیر دائم کاویتاسیون جزئی بر روی هیدروفویل ها می باشد.