بررسی پایداری مرز یک ابرکاواک در اثر تحریک دینامیکی

پدیده ابرکاواک زایی به دلیل نقش به سزایی که در کاهش نیروی پسا ایفاء می کند همواره مورد توجه بوده است. یکی از مباحثی که در رخداد این پدیده اهمیت دارد، بررسی پایدار بودن حفره تولید شده می باشد، زیرا ناپایدار شدن و به عبارتی شکستن ابرکاواک در محلی غیر از انتهای جسم، علاوه بر از بین رفتن نقش مثبت کاواک، می تواند اختلال جدی در پایداری دینامیکی وسایل متحرکی که کاواک اطراف آن ها را گرفته، وارد کند. در نتیجه، باید بررسی کاملی روی پایداری کاواک انجام شود که هدف این مقاله است. برای این منظور، لازم بود که از مدل سازی پویا و گذرا استفاده شود. مدلی که امکان این مطالعه را میسر می کرد، مدل چشمه و چاه است که برای شبیه سازی عددی ابرکاواک به کار گرفته شده است. برای بررسی ناپایداری مرز کاواک از یک اغتشاش ضربه ای ناشی از تولید و حرکت ورتکسی شبیه ورتکس هیل استفاده می شود. این اغتشاش به کمک یک عبارت نیروی غیر پایستار در معادلات ناویر- استوکس اضافه می شود. در ادامه، ضمن بررسی روش هایی برای تحلیل نتایج، با استفاده از روش پردازش تصویر، وقوع ناپایداری جابه جا شونده در سطح ابرکاواک مشاهده شد. همچنین، اثر اغتشاش روی چند طول مختلف کاواک مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که هرچه طول کاواک بلندتر باشد، حساسیت به اغتشاش خارجی بیشتر است. در نهایت، در ابرکاواک های بسیار بلند، اغتشاشات کوچک طبیعی موجود در جریان می توانند سبب از هم پاشیده شدن آن ها شوند. بر این اساس، شکل گیری ابرکاواک با طول بسیار زیاد در شرایط محیطی همراه با اغتشاش میسر نمی باشد.