تحليل رفتار آكوستيكي سوپركاويتاسيون هوادهي شده

دكتري

چكيده تشكيل سوپركاويتاسيون در اطراف جسم متحرك در زيرآب سبب بهبود عملكرد هيدروديناميكي و نهايتاً دستيابي به سرعت‌هاي بالاتر براي آن وسيله مي‌گردد. از طرفينويز ايجاد شده توسط سوپركاويتاسيون در شناسايي و كاهش دقت كنترلي وسيله زيرآبي بسيار موثر است. اهميت اين نويز در طراحي وسايل متحرك سرعت بالا و سيستم هاي سونار سبب شده تا در تحقيق حاضر نويز سوپركاويتي مورد ارزيابي قرار داده شود. با توجه به عدم وجود يك مدل رياضي جامع در تخمين نويز پديده¬هاي هيدروديناميكي در زيرآب، در اين پژوهش ابتدا مدل رياضي جامعي براي تخمين نويز صوتي در زيرآب توسعه داده مي¬شود.اين مدل رياضي از جداسازي معادلات بقاء بر اساس مرتبه نوسانات آكوستيكي به دو مرتبه اصلي و اول با استفاده از آناليز مقياسي و روش اغتشاشاتبدست آمده است. معادلات مرتبه اصلي، معادلات حاكم بر هيدروديناميك جريان و معادلات مرتبه اول، معادلات حاكم بر هيدروآكوستيك جريان سيال مي باشند. كوپل بودن معادلات آكوستيكي با معادلات هيدروديناميكيسبب توسعه يك الگوريتم تركيبي براي تخمين نويز گرديده است.بر اساس اين الگوريتم، ابتدا معادلات مرتبه اصلي در محيط محاسبات هيدروديناميكي در ناحيه نزديك به سوپركاويتي حل شده¬اند.سپس از نتايج تحليل هيدروديناميكي، پارامترهاي لازم براي تحليل آكوستيكي بر روي المان‌هاي موجود بر روي يك سطح كنترل بدست آورده مي‌شوند. اين پارامترها بعنوان شرايط مرزي به محيط محاسبات آكوستيكي اعمال مي‌گردند. در نهايت با حل سيستم معادلات مرتبه اول با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم‌افزار COMSOL، نويز ناشي از وقوع سوپركاويتاسيون در ناحيه دور تخمين زده مي شود. بر اساس نتايج بدست آمده، وقوع سوپركاويتاسيون سبب تشكيل تركيبي از منابع مختلف صوتي در جريان سيال در نزديكي سوپركاويتي مي¬گردد. با دور شدن از سوپركاويتي و قرارگرفتن در ناحيه دور دست رفتار آكوستيكي سوپركاويتي كه بيانگر جمع آثار تمامي اين منابع مي باشد، معادل يك منبع دوقطبي غيرخالص مي باشد. محور اين دوقطبي در راستاي محور سوپركاويتي قرار گرفته است. در تحقيق حاضر به بررسي تاثير افزايش دبي بر رفتار آكوستيكي سوپركاويتي پرداخته شده است. بر اساس نتايج، در هوادهي هاي كمتر، شدت منبع دوقطبي بيش از ساير منابع بوده، در حاليكه با افزايش هوادهي از شدت منبع دو قطبي كاسته مي شود و سوپركاويتي تا حدودي شبيه يك منبع تك قطبي نوسان مي¬كند. همچنين با طراحي يك شبيه¬ساز آكوستيكي در زيرآب سعي شده تا يك مدل تجربي جايگزين براي نويز سوپركاويتي معرفي گردد. براساس نتايج اين مدل قادر است تا رنج وسيعي از فركانس¬ها را بصورت منابع مختلف صوتي در زيرآب توليد كند.

185689

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر نوروز محمد نوري

مكانيك

دكتر محمد رياحي