دفاعیه دکتری دردانشکده مهندسی مکانیک

  مهدی مقیمی دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک از رساله خود با عنوان«تحلیل تجربی و عددی پایداری مرز کاواک» به راهنمایی دکتر نوروز محمدنوری و استاد مشاور دکتر سید مصطفی حسینعلی‌پور روز یازدهم اسفندماه سال جاری دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله به شرح ذیل می‌باشد:

  رساله حاضر به منظور بررسی پدیده کاهش نیروی پسای وارد بر اجسام غوطه­ور در آب بوسیله ایجاد ابرکاواک و بررسی رفتار دینامیکی و پایداری مرز آن انجام شده است. برای دستیابی به هدف مورد نظر، در تحقیق حاضر روش تجربی و شبیه ­سازی عددی مورد توجه است.

  در بخش فعالیت­های تجربی، با توجه به مشخصات تونل آب مدار بسته آزمایشگاه تحقیقاتی هیدرودینامیک کاربردی، به نحوه مطالعات تجربی و آزمایش­های مربوطه پرداخته می ­ شود. این بخش با ارایه نتایج بدست آمده از اندازه­گیری پارامترهای حاکم بر مساله، بحث بر روی نتایج و جمع­بندی مشاهدات عملی که تایید کننده کاهش نیروی پسای اصطکاکی می­باشد، به پایان می­رسد. پارامترهای اندازه­گیری شده شامل طول و عرض بی­بعد کاواک، نیروی درگ و مقدار دبی هوادهی است. این مطالعات بر روی سه مخروط با زوایای راس 45، 60 و 90 درجه و دو مدل سهموی و همچنین یک گوه با زاویه راس 90 درجه انجام شده است. بر اساس مشاهدات تجربی، نیروی درگ وارد بر چند کاواکزای مورد مطالعه تا 30 درصد کاهش را نشان می­دهد.

  در بخش مطالعات عددی ابتدا به معرفی روش شبیه­سازی گردابه­های بزرگ پرداخته شده است و در ادامه، به کمک مدل­های کاواکزایی موجود اقدام به شبیه­سازی این پدیده برای چند هندسه مختلف کاواکزا شده است. سپس، ضمن بررسی نقاط قوت و ضعف مدل های موجود، مدل جدیدی بر اساس مشاهدات تجربی در تونل آب توسعه یافته است و برای شبیه­سازی جریان پایین دست کاواکزاهای متقارن محوری و دو بعدی به کار گرفته شده است. هدف از توسعه این مدل، امکان پذیری مدل­سازی رفتار گذرای ناحیه بسته شدن، امکان بررسی رفتار دینامیکی مرز کاواک و مشاهده رفتار گذرای سیال در داخل کاواک است که به کمک مدل های متداول، امکان بررسی محلی و لحظه ای آن میسر نمی باشد. همچنین مدل ارائه شده امکان مطالعه عددی پایداری مرز کاواک را ایجاد می­نماید که در انتها به بحث بر روی نتایج بدست آمده پرداخته شده است. شبیه­سازی هایی به کمک مدل جدید بر روی گوه ای با زاویه راس 90 درجه و سه مخروط با زاویه راس متفاوت انجام شده است. نتایج بدست آمده در مقایسه با داده­های آزمایشگاهی نشان از توانایی بالای مدل در شبیه­سازی این پدیده دارد. در ادامه، مدل کاویتاسیون کانز به همراه مدل آشفتگی شبیه­سازی گردابه­های بزرگ به منظور مطالعه پدیده ابرکاواکزایی در پایین دست دیسک، کانال همگرا - واگرا و هیدروفویل NACA0015 توسعه داده شده است و نتایج بدست آمده نشان می­دهند که در مقایسه با نتایج عددی دیگران، دقت بالاتری بدست آمده است.