دانلود پایان نامه
Ramp B, (tr/d=0.1, =10°)
Ramp D, (tr/d=0.2, =10°)
شکل ‏512- تغییرات ضریب هوادهی نسبت به طول کاویتی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی در رمپهای مختلف
با اندک تزریق هوا به داخل جریان، کاویتی در پشت رمپ ایجاد میگردد که طول آن حدودا دو برابر طول ناحیه چرخش در وضعیت بدون هوادهی میباشد. در تمامی گرافهای فوق تغییر شیبی در روند تغییرات β به Lc در موقعیت β=%2 برای رمپهای با tr/d=0.1 و β=%4 برای رمپهای با tr/d=0.2 مشاهده میشود به عبارت دیگر تا این موقعیتها تغییرات β به ازائ طولهای کاویتی کم با شیب ملایم رخ میدهد در حالیکه بعد از آن افزایش β با شدت بیشتری به ازائ افزایش طول کاویتی اندک بروز مینماید. به عبارت دیگر پارامتر طول کاویتی در درصدهای هوادهی بالا تغییر چندانی نمیکند.
مطابق شکل (2-14) که افزایش زاویه سازه هواده باعث افزایش طول کاویتی گردید، در شکل (5-13) تغییرات ضریب هوادهی جریان (β) به صورت تابعی از طول کاویتی به ازای رمپهای مختلف که از مطالعات عددی سه بعدی حاصل شده، ارائه گردیده است. همانطور که مشاهده میشود تغییرات این تابع هم از لحاظ کیفی و هم از لحاظ کمی برای رمپهای دارای ارتفاع یکسان بسیار به هم نزدیک میباشد به عبارت دیگر تاثیر زاویه رمپ بر رابطه β با LC اندک میباشد (مقایسه رمپ A با B و C با D). در عوض تاثیر ارتفاع رمپ بر این رابطه زیاد میباشد (مقایسه رمپ A با C و B با D).
شکل ‏513- تغییرات ضریب هوادهی نسبت به طول کاویتی جهت رمپهای مختلف در حالت سه بعدی
جهت تعیین محدوده تبعیت β از طول نسبی کاویتی (Lc/tr) شکلهای (5-14) و (5-15) ارائه شده است. با توجه به این شکلها در درصدهای پایین هوادهی افزایش طول کاویتی با شدت بیشتری مواجه بوده و برای هوادهیهای بیش از %10 طول کاویتی چندان تغییر نمیکند به عبارت دیگر طول کاویتی نمیتواند عاملی در ورود هواهای بیش از %10 محسوب شود.
با تزریق و افزایش هوا به زیر جت پرتابی از روی رمپ و تشکیل کاویتی، از میزان زیر فشار بلافاصله پایین دست رمپ کاسته شده و از طرفی مقدار تنشهای برشی روی دیوارهها کاهش مییابد و در نتیجه سرعت جت پرتابی افزایش مییابد. تا این که فشار داخلی کاویتی به فشار اتمسفر رسیده و پرتاب جت از روی رمپ به صورت پرتاب آزاد جریان نزدیکتر میشود که از این حالت به بعد دیگر طول کاویتی تغییر ننموده و هر گونه تزریق اضافی هوا به داخل کاویتی از مرز فوقانی کاویتی که اینک به شکل هندسی ثابتی در آمده، خارج شده و وارد جریان میگردد.
شکل ‏514- تغییرات طول کاویتی برای درصدهای مختلف هوادهی برای رمپ B (tr/d=0.1, =10°)
شکل ‏515- تغییرات طول کاویتی برای درصدهای مختلف هوادهی برای رمپ D (tr/d=0.2, =10°)
حداقل فشار داخل کاویتی
در شکلهای (5-16) و (5-17) روند تغییرات ضریب هوادهی جریان (β) نسبت به ضریب فشار مینیمم (CP min) در داخل کاویتی به ترتیب برای رمپهای (tr/d=0.1, =5°)B و (tr/d=0.2, =10°)D نمایش داده شده است. بوسکار و همکاران (2012) در شکل (2-19) تاثیر ورود هوا به جریان بر روی ضریب فشار در ناحیه کاویتی را نشان دادند که مطابق این شکل با افزایش ورود هوا به داخل جریان ضریب فشار در ناحیه کاویتی افزایش مییابد. بر اساس شکلهای (5-16) و (5-176) نیز میتوان نتیجه گرفت که مقادیر CP min در اثر ورود هوا به جریان افزایش یافته و با افزایش درصد هوای ورودی به جریان، رفته رفته از شیب افزایش CP min کاسته میشود به نحوی که در درصدهای هوادهی بالاتر از %10 تاثیر ورود هوا روی افزایش CP min اندک میباشد که این شرایط قرین است با ثابت شدن تقریبی طول و ابعاد کاویتی.
در اثر ورود هوا به داخل جریان، فشار اتمسفر به داخل جریان منتقل شده و باعث کاهش نرخ و مقدار فشار موضعی میشود. (Wood, 1991) همچنین با توجه به رابطه ضریب فشار، این نرخ کاهش کمتر باعث افزایش ضریب فشار میشود. در درصدهای بالای هوادهی به دلیل حجم بالای هوای ورودی به جریان و تاثیر قابل توجه آن روی میدان فشار، مقادیر فشار در ناحیه کاویتی و پاییندست آن به یکدیگر نزدیک میشود و لذا از شیب افزایش CP min به دلیل تثبیت طول کاویتی، در درصدهای هوادهی بالاتر از %10 کاسته میشود.
شکل ‏516- تغییرات ضریب هوادهی (β) نسبت به CP min برای رمپ B (tr/d=0.1, =10°)
شکل ‏517- تغییرات ضریب هوادهی (β) نسبت به CP min برای رمپ D (tr/d=0.2, =10°)
شدت توربولانسی
در شکلهای (5-18) و (5-19) تاثیر هوادهی به جریان در درصدهای مختلف بر شدت توربولانسی در پاییندست رمپهای (tr/d=0.1, =5°)B و (tr/d=0.2, =10°)D نشان داده شده است. همانطور که در شکل (2-8) اروین و همکاران (1980) نشان دادند، ورود هوا به جریان باعث کاهش شدت توربولانسی جریان میشود. مطابق شکلهای (5-18) و (5-19) نیز میتوان نتیجه گرفت که مقادیر شدت توربولانسی با افزایش درصد هوای ورودی به جریان، کاهش مییابد. همچنین در شکلهای (2-8)، (5-18) و (5-19) تاثیر ناچیز مقدار هوای ورودی در درصدهای بالای هوادهی بر روی کاهش شدت توربولانسی قابل مشاهده است.
در اثر ورود هوا به داخل جریان و رفتار بالشتکی آن، از نوسانات سرعت جریان آب کاسته میشود. (Wood, 1991) لذا با توجه به رابطه شدت توربولانسی و با کاهش نوسانات سرعت، شدت توربولانسی نیز کاهش مییابد. در درصدهای هوادهی بالای %10 به دلیل حجم بالای هوای ورودی به جریان، از شیب شدت توربولانسی کاسته شده و به مقدار حدودا ثابتی تمایل پیدا کرده و در درصدهای بالاتر تاثیر آن ناچیز میباشد.
شکل ‏518- تغییرات شدت توربولانسی ماکزیمم به ازائ درصدهای مختلف هوادهی برای رمپ B (tr/d=0.1, =10°)
شکل ‏519- تغییرات شدت توربولانسی ماکزیمم به ازائ درصدهای مختلف هوادهی برای رمپ D (tr/d=0.2, =10°)
با مقایسه شکلهای (5-18) و (5-19) معلوم میگردد که شدت توربولانسی ماکزیمم تثبیت شده جهت هوادهیهای بالا، هنوز برای رمپ D با tr/d=0.2 (T. I. Max = 20) بیشتر از رمپ B با tr/d=0.1 بوده که علت آن تاثیر بالای ارتفاع رمپ بر روی شدت توربولانسی جریان اولیه عبوری از روی رمپ در حالت بدون هوادهی میباشد.
پروفیلهای سرعت