การจําลองเชิงตัวเลขของการไหลแบบคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์
DOI:
https://doi.org/10.14456/jeit.2023.10คำสำคัญ:
คาวิเตชั่น, ไฮโดรฟอยล์, การจําลองเชิงตัวเลข, คุณลักษณะของการไหล, แบบจําลองคาวิเตชั่นบทคัดย่อ
คาวิเตชั่นเป็นปรากฏการณ์ของการก่อตัวและการยุบตัวของฟองอากาศที่มีผลต่อประสิทธิภาพของการไหลในไฮโดรฟอยล์ซึ่งถูกนำไปใช้งานในด้านต่างๆที่หลากหลาย เทคนิคการจําลองเชิงตัวเลขได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสําหรับการตรวจสอบและทําความเข้าใจการไหลของคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์ บทความนี้ได้นำเสนอภาพรวมที่ครอบคลุมของความก้าวหน้าล่าสุดในการจําลองเชิงตัวเลขของการไหลแบบคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์ โดยเน้นวิธีการที่สําคัญรวมถึงความท้าทายและโอกาสในอนาคตของเรื่องนี้
Downloads
References
[1] Brennen, C.E. Cavitation and Bubble Dynamics: Oxford University Press, 1995.
[2] Singhal, A.K. (2002). Mathematical basis and validation of the full cavitation model. Journal of Fluids Engineering. 124.3. 617-24.
[3] Lauer, E., Hu, X.Y., Hickel, S. and Adams, N.A. (2012). Numerical modelling and investigation of symmetric and asymmetric cavitation bubble dynamics. Computers & Fluids. 69. 1-19.
[4] Chahine, G.L., Kapahi, A., Choi, J.-K. and Hsiao, C.-T. (2016). Modeling of surface cleaning by cavitation bubble dynamics and collapse. Ultrasonics Sonochemistry. 29. 528-49.
[5] Daude, F., Tijsseling, A.S. and Galon, P. (2018). Numerical investigations of water-hammer with column-separation induced by vaporous cavitation using a one-dimensional Finite-Volume approach. Journal of Fluids and Structures. 83. 91-118.
[6] Barberon, T. and Helluy, P. (2005). Finite volume simulation of cavitating flows. Computers & Fluids. 34(7). 832-58.
[7] Kumar, A. and Booker, J.F. (1991). A Finite Element Cavitation Algorithm. Journal of Tribology. 113. 276-86.
[8] Bayada, G., Chambat, M. and Alaoui, M.E. (1990). Variational Formulations and Finite Element Algorithms for Cavitation Problems. Journal of Tribology. 112. 398-403.
[9] Fine, N.E. and Kinnas, S.A. (1993). A Boundary Element Method for the Analysis of the Flow Around 3-D Cavitating Hydrofoils. J Ship Res. 37. 213–24.
[10] Lee, H. and Kinnas, S.A. (2004). Application of a Boundary Element Method in the Prediction of Unsteady Blade Sheet and Developed Tip Vortex Cavitation on Marine Propellers. J Ship Res. 48. 15-30.
[11] Passandideh-Fard, M. and Roohi, E. (2008). Transient simulations of cavitating flows using a modified volume-of-fluid (VOF) technique. International Journal of Computational Fluid Dynamics. 22(1-2). 97-114.
[12] Koch, M., Lechner, C., Reuter, F., Köhler, K., Mettin, R. and Lauterborn, W. (2016). Numerical modeling of laser generated cavitation bubbles with the finite volume and volume of fluid method, using OpenFOAM. Computers & Fluids. 126. 71-90.
[13] Huang, J. and Zhang, H. (2007). Level set method for numerical simulation of a cavitation bubble, its growth, collapse and rebound near a rigid wall. Acta Mech Sin. 23. 645–53
[14] Yu A, Tang Q and D, Z. (2019). Cavitation Evolution around a NACA0015 Hydrofoil with Different Cavitation Models Based on Level Set Method. Applied Sciences. 9(4). 758.
[15] KINOSHITA, T., KIMURA, R. and HAGIWARA, Y. (2016). Numerical Simulation of Carbon-dioxide Bubbles in Water Flow Using a Phase-field Method. Japanese journal of multiphase flow. 29(5). 533-41.
[16] Kravtsova, A.Y., Markovich, D.M., Pervunin, K.S., Timoshevskiy, M.V. and Hanjalić, K. (2014). High-speed visualization and PIV measurements of cavitating flows around a semi-circular leading-edge flat plate and NACA0015 hydrofoil. International Journal of Multiphase Flow. 60. 119-34.
[17] Yamamoto, K. (2014). Pressure measurements and high speed visualizations of the cavitation phenomena at deep part load condition in a Francis turbine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 22.
[18] Pham, T.M., Larrarte, F. and Fruman, D.H. (1999). Investigation of Unsteady Sheet Cavitation and Cloud Cavitation Mechanisms. ASME J Fluids Eng. 121(2). 289–96.
[19] Sreedhar, B.K., Albert, S.K. and Pandit, A.B. (2017). Cavitation damage: Theory and measurements – A review. Wear. 372–373. 177-96.
[20] Nouri, N.M., Kamran, M., Mostafapur, K. and Bahadori, R. (2015). Design and fabrication of a force-moment measurement system for testing of the models in a water tunnel. Modares Mechanical Engineering. 14(14). 291-8.
[21] Astolfi, J.-A., Leroux, J.-B., Dorange, P., Billard, J.-Y., Deniset, F. and Fuente, S.d.L. (2000). An Experimental Investigation of Cavitation Inception and Development on a Two-Dimensional Hydrofoil. J Ship Res. 44. 259–69.
[22] Ye, W., Yi, Y. and Luo, X. (2020). Numerical modeling of unsteady cavitating flow over a hydrofoil with consideration of surface curvature. Ocean Engineering. 205.
[23] Long, X., Cheng, H., Ji, B. and Arndt, R.E.A. (2017). Numerical investigation of attached cavitation shedding dynamics around the Clark-Y hydrofoil with the FBDCM and an integral method. Ocean Engineering. 137. 247-61.
[24] Liu, J., Yu, J., Yang, Z., He, Z., Yuan, K., Guo, Y. (2021). Numerical investigation of shedding dynamics of cloud cavitation around 3D hydrofoil using different turbulence models. European Journal of Mechanics - B/Fluids. 85. 232-44.
[25] Liu, Y., Wu, Q., Huang, B., Zhang, H., Liang, W. and Wang, G. (2021). Decomposition of unsteady sheet/cloud cavitation dynamics in fluid-structure interaction via POD and DMD methods. International Journal of Multiphase Flow. 142. 103690.
[26] Movahedian, A., Pasandidehfard, M. and Roohi, E. (2019). LES investigation of sheet-cloud cavitation around a 3-D twisted wing with a NACA 16012 hydrofoil. Ocean Engineering. 192. 106547.
[27] Wang, W., Li, Z., Liu, M. and Ji, X. (2021). Influence of water injection on broadband noise and hydrodynamic performance for a NACA66 (MOD) hydrofoil under cloud cavitation condition. Applied Ocean Research. 115. 102858.
[28] Sun, H. (2012). Numerical study of hydrofoil geometry effect on cavitating flow. J Mech Sci Technol. 26. 2535–45.
[29] Wang, Z., Cheng, H. and Ji, B. (2021). Numerical investigation of condensation shock and re-entrant jet dynamics around a cavitating hydrofoil using a dynamic cubic nonlinear subgrid-scale model. Applied Mathematical Modelling. 100. 410-31.
[30] LIU, Z.-h., WANG, B.-l., PENG, X.-x. and LIU, D.-c. (2016). Calculation of tip vortex cavitation flows around three-dimensional hydrofoils and propellers using a nonlinear k-ɛ turbulence model. Journal of Hydrodynamics, Ser B. 28(2). 227-37.
[31] Sudsuansee, T., Nontakaew, U. and Tiaple, Y. (2011). Simulation of leading edge cavitation on bulb turbine. Songklanakarin Journal of Science and Technology. 33.
[32] Rhie, C. and Chow, W. (1983). Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing edge separation. AIAA J 21. 1525–32.
[33] Kasi, V. A Review of Numerical Models for the Simulation of Cavitating Flows in Hydrofoils, Thesis: Politecnico di Milano, 2021.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
หมวดหมู่
License
Copyright (c) 2023 วารสารวิศวกรรมและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์ของวารสาร
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรงซึ่งกองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใด จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักอักษรจากวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทยก่อนเท่านั้น
