طراحی مقدماتی و تحلیل cfd یک تونل کاویتاسیون صنعتی سرعت بالا

با توجه به پیشرفت روز افزون علم مکانیک و توجه محققین و دانشمندان به بحث آیرودینامیک و هیدروآیرودینامیک در بهبود وضعیت انواع وسایلی مانند خودروها، پرتابه ها، کشتی ها و زیر دریایی ها، ضرورت طراحی و ساخت تجهیزات آزمایشگاهی صنعتی احساس میشود. یکی از ابزارهای کارآمد در بررسی مسئله هیدروآیرودینامیک اجسام مغروق و حتی نیمه مغروق، تونل های آب میباشند که علاوه بر اندازه گیری نیروهای هیدرودینامیک، قابلیت مطالعه پدیده 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 متناسب با نیاز پرداخته شده است. در این راه از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی تونل طراحی شده بهره گرفته شده است. نازل، مقطع آزمایش، زانویی ها و دیفیوزر برای تونل آب کاویتاسیون سرعت بالا مطابق با معیارهای مهندسی، طراحی و انتخاب شده اند. توابع هدف در این طراحی ایجاد یکنواختی جریان در مقطع آزمایش و افت فشار کمینه در کل تونل بوده است،. نتیجه نهایی شامل تونلی با یک نازل با شکل پروفیل دیواره تابع درجه 5 ، نسبت انقباض 8 ، نسبت L/D برابر 2/1 و ابعاد مقطع آزمایش مربعی با ابعاد شده است. تحلیلهای CFD روی تونل طراحی نشان داد که یکنواختی جریان در مقطع آزمایش برای تمام طراحی ها مطلوب بوده و همچنین افت فشار تونل آب با زانویی های دارای پره های هدایت کننده نوع A تقریبا 15% کمتر از تونل آب با زانویی های دارای پره های هدایت کننده نوع B است.