تحلیل هیدرودینامیک یک تونل آب کاویتاسیون صنعتی سرعت بالا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

یکی از تجهیزات آزمایشگاهی و اندازه گیری در بررسی مسایل هیدرودینامیک اجسام مغروق و نیمه مغروق، تونل های آب میباشند که علاوه بر اندازه گیری نیروهای هیدرودینامیک، قابلیت مطالعه پدیده های فیزیکی همچون کاویتاسیون را نیز فراهم می کنند . در این مقاله پس از بررسی انواع تونلهای آب موجود و مطالعه مشخصات فنی اجزاء آنها، به طراحی مقدماتی یک تونل آب صنعتی بزرگ پرداخته شده است. در این راه از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی توزیع جریان در بخش های مختلف تونل بهره گرفته شده است. نازل، مقطع آزمایش، زانوییها و دیفیوزر برای تونل آب کاویتاسیون سرعت بالا مطابق با معیارهای مهندسی، طراحی و انتخاب شدهاند. در این طراحی، توابع هدف ایجاد یکنواختی مناسب جریان در مقطع آزمایش و افت فشار کمینه در کل مدار بسته تونل بوده است. نتیجه نهایی طراحی شامل تونلی با یک نازل با شکل پروفیل دیواره تابع درجه 5، نسبت انقباض 8، نسبت طول به قطر هیدرولیکی L/D برابر 1/2 و ابعاد مقطع آزمایش مربعی با ابعاد 1/ 2m 1 / 2m 4m شده است. شبیه سازی های عددی بر روی تونل طراحی شده نشان می دهد که یکنواختی جریان در مقطع آزمایش برای تمام طراحیها مطلوب بوده است. همچنین افت فشار تونل آب با زانویی های دارای پرههای هدایت کننده نوع A تقریبا %15 کمتر از تونل آب با زانویی های دارای پرههای هدایت کننده نوع B بوده است. در این مقاله روند کامل طراحی، معیارهای بکار رفته و همچنین نتایج حاصله از تحلیل های محاسباتی با جزییات کامل ارایه و تحلیل شده است.

کلیدواژه ها:

تونل آب کاویتاسیون صنعتی ، نازل ، مقطع آزمایش ، دیفیوزر ، دینامیک سیالات محاسباتی