การจําลองเชิงตัวเลขของการไหลแบบคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์
DOI:
https://doi.org/10.14456/jeit.2023.10คำสำคัญ:
คาวิเตชั่น, ไฮโดรฟอยล์, การจําลองเชิงตัวเลข, คุณลักษณะของการไหล, แบบจําลองคาวิเตชั่นบทคัดย่อ
คาวิเตชั่นเป็นปรากฏการณ์ของการก่อตัวและการยุบตัวของฟองอากาศที่มีผลต่อประสิทธิภาพของการไหลในไฮโดรฟอยล์ซึ่งถูกนำไปใช้งานในด้านต่างๆที่หลากหลาย เทคนิคการจําลองเชิงตัวเลขได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสําหรับการตรวจสอบและทําความเข้าใจการไหลของคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์ บทความนี้ได้นำเสนอภาพรวมที่ครอบคลุมของความก้าวหน้าล่าสุดในการจําลองเชิงตัวเลขของการไหลแบบคาวิเตชั่นรอบไฮโดรฟอยล์ โดยเน้นวิธีการที่สําคัญรวมถึงความท้าทายและโอกาสในอนาคตของเรื่องนี้
References
[1] C. E. Brennen, Cavitation and Bubble Dynamics. Oxford University Press, 1995.
[2] A. K. Singhal, "Mathematical basis and validation of the full cavitation model," Journal of Fluids Engineering, vol. 124.3, pp. 617-624, 2002.
[3] E. Lauer, X. Y. Hu, S. Hickel, and N. A. Adams, "Numerical modelling and investigation of symmetric and asymmetric cavitation bubble dynamics," Computers & Fluids, vol. 69, pp. 1-19, 2012.
[4] G. L. Chahine, A. Kapahi, J.-K. Choi, and C.-T. Hsiao, "Modeling of surface cleaning by cavitation bubble dynamics and collapse," Ultrasonics Sonochemistry, vol. 29, pp. 528-549, 2016.
[5] F. Daude, A. S. Tijsseling, and P. Galon, "Numerical investigations of water-hammer with column-separation induced by vaporous cavitation using a one-dimensional Finite-Volume approach," Journal of Fluids and Structures, vol. 83, pp. 91-118, 2018.
[6] T. Barberon and P. Helluy, "Finite volume simulation of cavitating flows," Computers & Fluids, vol. 34, no. 7, pp. 832-858, 2005.
[7] A. Kumar and J. F. Booker, "A Finite Element Cavitation Algorithm," Journal of Tribology, vol. 113, pp. 276-286, 1991.
[8] G. Bayada, M. Chambat, and M. E. Alaoui, "Variational Formulations and Finite Element Algorithms for Cavitation Problems," Journal of Tribology, vol. 112, pp. 398-403, 1990.
[9] N. E. Fine and S. A. Kinnas, "A Boundary Element Method for the Analysis of the Flow Around 3-D Cavitating Hydrofoils," J Ship Res, vol. 37, pp. 213–224, 1993.
[10] H. Lee and S. A. Kinnas, "Application of a Boundary Element Method in the Prediction of Unsteady Blade Sheet and Developed Tip Vortex Cavitation on Marine Propellers," J Ship Res, vol. 48, pp. 15-30, 2004.
[11] M. Passandideh-Fard and E. Roohi, "Transient simulations of cavitating flows using a modified volume-of-fluid (VOF) technique," International Journal of Computational Fluid Dynamics, vol. 22, no. 1-2, pp. 97-114, 2008.
[12] M. Koch, C. Lechner, F. Reuter, K. Köhler, R. Mettin, and W. Lauterborn, "Numerical modeling of laser generated cavitation bubbles with the finite volume and volume of fluid method, using OpenFOAM," Computers & Fluids, vol. 126, pp. 71-90, 2016.
[13] J. Huang and H. Zhang, "Level set method for numerical simulation of a cavitation bubble, its growth, collapse and rebound near a rigid wall," Acta Mech. Sin, vol. 23, pp. 645–653 2007.
[14] Yu A, Tang Q, and Z. D, "Cavitation Evolution around a NACA0015 Hydrofoil with Different Cavitation Models Based on Level Set Method," Applied Sciences, vol. 9, no. 4, p. 758, 2019.
[15] T. KINOSHITA, R. KIMURA, and Y. HAGIWARA, "Numerical Simulation of Carbon-dioxide Bubbles in Water Flow Using a Phase-field Method," Japanese journal of multiphase flow, vol. 29, no. 5, pp. 533-541, 2016.
[16] A. Y. Kravtsova, D. M. Markovich, K. S. Pervunin, M. V. Timoshevskiy, and K. Hanjalić, "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, vol. 60, pp. 119-134, 2014.
[17] K. Yamamoto, "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, vol. 22, 2014.
[18] T. M. Pham, F. Larrarte, and D. H. Fruman, "Investigation of Unsteady Sheet Cavitation and Cloud Cavitation Mechanisms," ASME. J. Fluids Eng., vol. 121, no. 2, pp. 289–296, June 1999.
[19] B. K. Sreedhar, S. K. Albert, and A. B. Pandit, "Cavitation damage: Theory and measurements – A review," Wear, vol. 372–373, pp. 177-196, 2017.
[20] N. M. Nouri, M. Kamran, K. Mostafapur, and R. Bahadori, "Design and fabrication of a force-moment measurement system for testing of the models in a water tunnel," Modares Mechanical Engineering, vol. 14, no. 14, pp. 291-298, 2015.
[21] J.-A. Astolfi, J.-B. Leroux, P. Dorange, J.-Y. Billard, F. Deniset, and S. d. L. Fuente, "An Experimental Investigation of Cavitation Inception and Development on a Two-Dimensional Hydrofoil," J Ship Res, vol. 44, pp. 259–269, 2000.
[22] W. Ye, Y. Yi, and X. Luo, "Numerical modeling of unsteady cavitating flow over a hydrofoil with consideration of surface curvature," Ocean Engineering, vol. 205, 2020.
[23] X. Long, H. Cheng, B. Ji, and R. E. A. Arndt, "Numerical investigation of attached cavitation shedding dynamics around the Clark-Y hydrofoil with the FBDCM and an integral method," Ocean Engineering, vol. 137, pp. 247-261, 2017.
[24] J. Liu et al., "Numerical investigation of shedding dynamics of cloud cavitation around 3D hydrofoil using different turbulence models," European Journal of Mechanics - B/Fluids, vol. 85, pp. 232-244, 2021.
[25] Y. Liu, Q. Wu, B. Huang, H. Zhang, W. Liang, and G. Wang, "Decomposition of unsteady sheet/cloud cavitation dynamics in fluid-structure interaction via POD and DMD methods," International Journal of Multiphase Flow, vol. 142, p. 103690, 2021.
[26] A. Movahedian, M. Pasandidehfard, and E. Roohi, "LES investigation of sheet-cloud cavitation around a 3-D twisted wing with a NACA 16012 hydrofoil," Ocean Engineering, vol. 192, p. 106547, 2019.
[27] W. Wang, Z. Li, M. Liu, and X. Ji, "Influence of water injection on broadband noise and hydrodynamic performance for a NACA66 (MOD) hydrofoil under cloud cavitation condition," Applied Ocean Research, vol. 115, p. 102858, 2021.
[28] H. Sun, "Numerical study of hydrofoil geometry effect on cavitating flow," J Mech Sci Technol, vol. 26, pp. 2535–2545, 2012.
[29] Z. Wang, H. Cheng, and B. Ji, "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, vol. 100, pp. 410-431, 2021.
[30] Z.-h. LIU, B.-l. WANG, X.-x. PENG, and D.-c. LIU, "Calculation of tip vortex cavitation flows around three-dimensional hydrofoils and propellers using a nonlinear k-ɛ turbulence model," Journal of Hydrodynamics, Ser. B, vol. 28, no. 2, pp. 227-237, 2016.
[31] T. Sudsuansee, U. Nontakaew, and Y. Tiaple, "Simulation of leading edge cavitation on bulb turbine," Songklanakarin Journal of Science and Technology, vol. 33, 2011.
[32] C. Rhie and W. Chow, "Numerical study of the turbulent flow past an airfoil with trailing edge separation," AIAA J. , vol. 21, pp. 1525–1532, 1983.
[33] V. Kasi, "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
