Modelowanie struktur kawitacji przy opływie profilu

• Autorzy: Homa D. , Wróblewski W.

Warianty tytułu

EN

Cavitation structures modeling in case of flow over the foil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych zjawiska kawitacji występującego przy opływie łopatki profilu ClarkY wodą. Przepływ odbywał się w komorze o przekroju prostokątnym. Kąt natarcia łopaty wynosił 8°. Symulacje przeprowadzono przy użyciu kodu OpenFOAM. Dla modelu przepływu dwufazowego prowadzono obliczenia niestacjonarne przy założeniu modelu kawitacji Schnerr & Sauer. Przebadano i porównano dwa modele: model 2D oraz model 3D. Wyniki obliczeń porównano pod względem kształtu i dynamiki zmian chmur kawitacyjnych oraz procentowego udziału pary wodnej w domenie w funkcji czasu. Porównano uśrednione w jednym okresie wartości ciśnienia i udziałów objętościowych pary w punktach monitorujących. Obliczenia dla modelu 3D pozwoliły zaobserwować zmienność struktur kawitacyjnych w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu wody.

EN

The results of numerical simulation of water cavitating flow are shown in the paper, in case of flow over the ClarkY foil. The calculations were performed for flow through a rectangular channel. The angle of attack of the blade was 8°. The simulation was conducted in OpenFOAM software. For the two-phase model the transient calculations were carried out with Schnerr & Sauer cavitation model. The two models: 2D and 3D, were investigated and compared. The results of the calculation were compared regarding the shape and dynamics of cavitation structures and percentage of vapor in the domain in time. The time-averaged pressure and vapor volume fraction values in monitor points located over the foil were compared. The 3D calculations provided information about the fluctuation of cavitation structures in the direction perpendicular to the water flow.

Słowa kluczowe

PL

kawitacja; opływ łopatki; przepływ dwufazowy; OpenFOAM

EN

cavitation; flow over a foil; two phase flow; OpenFOAM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 32, nr 63
• Strony: 56--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Homa D.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

autor

Wróblewski W.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Arndt R.: Some remarks on hydrofoil cavitation. “Journal of Hydrodynamics” 2012, Vol(24)3, p. 305-314.
• 2. Brennen C. E.: Cavitation and bubble dynamics. Oxford University Press 2014.
• 3. Brennen C. E.: Hydrodynamics of Pumps. Oxford University Press 2011.
• 4. Escaler X., Egusquiza E., Farhat M., Avellon F., Coussirat M.: Detection of cavitation in hydraulic turbines, “Mechanical Systems and Signal Processing” 2006, Vol. 20, p. 983-1007.
• 5. Gosset A., Casas V.D. and Pena F.L.: Evaluation of the cavitating foam solver for low Mach number flow around a 2D hydrofoil. In: Fifth OpenFOAM Workshop, 2010, Gothenburg, Sweden.
• 6. Huang B., Wang G.: Partially averaged Navier-Stokes methods for time-dependent turbulent cavitating flows. “Journal of Hydrodynamics” 2011, Vol.23(1), p. 26-33.
• 7. Kubota A., Kato H., Yamaguchi H.: A new modelling of cavitating flows: a numerical study of unsteady cavitation on a hydrofoil section, “Journal of Fluid Mechanics” 1992, Vol. 240, p. 59-96.
• 8. Kumar P., Saini R. P.: Study of cavitation in hydro – turbines – A review. “Renewable and Sustainable Energy Reviews” 2010, Vol. 14(1), p. 374-383.
• 9. Li D. Q., Grekula M., Lindell P.: A modified SST k- turbulence model to predict the steady and unsteady sheet cavitation on 2D and 3D hydrofoils. In: Proceedings of the 7th International Symposium on Cavitation CAV2009, Ann Arbor, Michigan, USA, 2009, Vol. 1, p. 39-51.
• 10. Li D. Q., Grekula, M., Lindell P.: Towards numerical prediction of unsteady sheet cavitation on hydrofoils. In: 9th International Conference on Hydrodynamics. Shanghai, China, 2010, “Journal of Hydrodynamics” Vol.22(5), supplement: p. 741-746.
• 11. Li Z., Pourquie M., Van Terwisga T.: A numerical study of steady and unsteady cavitation on a 2D hydrofoil. In: 9th International Conference on Hydrodynamics. Shanghai, China, 2010, “Journal of Hydrodynamics” Vol.22(5), supplement: p. 770-777.
• 12. Puffary B.: Numerical modelling of cavitation, design and analysis of high speed pumps. Educational Notes RTO-EN-AVT-143, 2006, paper 3, p. 3-1 – 3.54.
• 13. Roohi E., Zahiri A. P. and Pasandideh-Fard M.: Numerical simulation of cavitation around a two – dimensional hydrofoil using VOF method and LES turbulence. “Applied Mathematical Modelling” 2013, Vol. 37 (9), p. 64696488.
• 14. Saito Y., Takami R., Nakamori I., Ikohagi T.: Numerical analysis of unsteady behavior of cloud cavitation on a hydrofoil section, “Computational Mechanics” 2007, Vol. 40, p. 85-96.
• 15. Yuan W., Schnerr G. H., Sauer J.: Modeling and computation of unsteady cavitating flows in injection nozzles. “Mecanique and Industries Journal” 2001, Vol. 2, p. 383-394.
• 16. Wang G., Senocak I., Shyy W., Ikohago T. and Cao S.: Dynamics of attached turbulent cavitating flows. “Progress in Aerospace Sciences” 2001, Vol. 37, p. 551- 581.