پديده سوپر کاويتاسيون
چکیده
فصل اول:کليات
مقدمه .................................................................................................................................................................2
1-1- بررسی دینامیک حرکت یک پرتابه زیرآبی................................................................................................3
1-1-1- توصیف حرکت پرتابه............................................................................................................................3
1-1-2- مدل ریاضی برای حرکت پرتابه..............................................................................................................3
1-2- ساده سازی معادلات....................................................................................................................................5
1-3 - شبیه سازی عددی حرکت پرتابه.................................................................................................................8
1-4- بحث پیرامون حرکت پرتابه.......................................................................................................................10
1-5-انستنباط کلی از حرکت پرتابه...................................................................................................................15
فصل دوم:بررسی کنترلی یک وسیله ی نقلیه زیر آبی
2-1-بررسی کنترلی یک وسیله ی نقلیه زیر آبی.................................................................................................17
2-1-1- ضرورت کنترل پرتابه...........................................................................................................................17
2-1-2- مدل سازی کنترلی حرکت وسیله.........................................................................................................18
2-2- مدل دو درجه آزادی با تاخیر...................................................................................................................18
2-3- بررسی تئوری طراحی کنترلر....................................................................................................................22
2-3-1-خطی سازی فیدبک..............................................................................................................................22
2-4- نمودار حلقه ی کنترلی سیستم...................................................................................................................25
2-5-کنترل مدل................................................................................................................................................26
فصل سوم:طـراحی اژدر
3-1- طراحی اژدر.............................................................................................................................................31
3-1-1-کلیات طرح..........................................................................................................................................31
3-1-2- مدل سازی جریان برای اژدر................................................................................................................32
3-2 - ابعاد اژدر................................................................................................................................................34
3-3-طراحی اژدر..............................................................................................................................................38
3-4- مدل سازی المان محدود...........................................................................................................................39
3-5 -پیکربندی ساختاری اژدر..........................................................................................................................41
3-6- بحث و نتیجه گیری..................................................................................................................................43
فصل چهارم:طـراحي
منابع و مأخذ .....................................................................................................................................................51
چکیده:
همانطور که می دانید پدیده ی کاویتاسیون به عنوان اثری نامطلوب در توربو ماشین ها شناخته می شود، این پدیده با ایجاد حباب های گسسته ی هوا در توربو ماشین ها سبب آثاری ناخوشایند چون خوردگی پره ها می شود.
کاویتاسیون بازدهی عملکرد را پایین آورده و به مرور زمان نقایصی غیر قابل جبران به وجود می آورد. اما نظر به توسعه ی علم و فن آوری، دانشمندان علوم مهندسی باهوش و ذکاوت خویش توانسته اند از آثار به ظاهر نامطلوب این پدیده استفاده ای سودمند نمایند. از این رو، در یک تعریف کلی می توان سوپرکاویتاسیون را گونه ی مفید کاویتاسیون دانست.
بنا بر اطلاعات موجود، حباب های کاویتاسیون انرژی زیادی در بردارند و می توانند منجر به خوردگی در سطح جسم شده و کارایی را کاهش دهند. تقلیل و کاهش پدیده ی کاویتاسیون موضوع بسیاری از فعالیت های مهندسی بوده است. اما در عوض در پاره ای از شرایط افزایش کاویتاسیون یا سوپرکاویتاسیون سود چشمگیری می رساند. سوپرکاویتاسیون سبب کاهش درگ در وسایل نقلیه زیر آبی (Underwater Venires) می شود و این امر امکان سرعت های بسیار بالا را برای حرکت این وسایل فراهم می کند.
اثر سوپرکاویتاسیون به صورت حبابی منفرد و پایدار نمایان می شود که می تواند تمام وسیله را در بربگیرد. از این رو تنها نوک پرتابه که حباب زا (Cavitator) روی آن نصب می شود در تماس یا سیال (آب) است. حباب زا به منظور ایجاد حباب کم فشار اطراف وسیله ای که با سرعت بالا در میان سیال حرکت می کند، نصب می شود. ممکن است درون جباب از گاز استفاده شود. این کار سبب افزایش اندازه و کاهش سرعت مورد نیاز برای ایجاد حباب می شود. هنگامی که یک وسیه نقلیه زیرآبی به جای آب از میان حباب یا گاز عبور کند، نیروی درگ وارد بر آن به شدت کاهش می یابد. ارتش روسیه از خواص سوپرکاویتاسیون استفاده نموده و اژدر Shkal را طراحی نموده است که سرعت آن بنابر ادعا m/s 100 می رسد. این سرعت تقریبا 5 برابر بیشترین سرعتی است که سریع ترین وسایل نقلیه زیر آبی سنتی به آن می رسند.