Passive Kontrolle instationärer Kavitation auf einem Tragflügelprofil
Beteiligte Wissenschaftler
Dr.-Ing. Ebrahim Kadivar
Prof. Yuka Iga
Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar
Projektbeschreibung
Kavitation ist ein Prozess der Verdampfung von Flüssigkeiten, der Bildung von Blasen oder Dampfschichten und des weiteren Zusammenbruchs von Dampfstrukturen, der in vielen industriellen Anwendungen eine unerwünschte Rolle spielt. In der Schiffstechnik und in hydraulischen Maschinen tritt Kavitation normalerweise in der Nähe der Oberfläche eines Schiffspropellers und -ruders, von Laufradschaufeln in einer Pumpe sowie von Verteilerschaufeln und Laufschaufeln in einer Hydroturbine auf und verursacht verschiedene zerstörerische Effekte wie Vibrationen, Erosion sowie Betriebsgeräusche und Leistungsrückgang der eintauchbaren Körper. Viele Studien wurden unter Verwendung eines Tragflügels durchgeführt, um die Eigenschaften der Kavitation und die Dynamik der Kavitationsbildung zu verstehen. Diese Forschung zielt auf eine experimentelle Untersuchung passiver Methoden zur Kontrolle der Kavitation auf einem Tragflügel ab. Zu diesem Zweck werden verschiedene Arten von Tragflügeln mit unterschiedlichen Wirbelgeneratoren wie Mikrorampen und Wirbelgeneratoren von hemisphärischer Form gemäß früherer numerischer Arbeiten Kadivars hergestellt. In diesem Projekt werden verschiedene Kavitationsregime wie instationäre Wolkenkavitation und Superkavitation bei verschiedenen Anstellwinkeln des Tragflügels untersucht. Um die Auswirkung von Kavitationskontrollmethoden auf die Kavitationsdynamik zu analysieren, wird ein Hochgeschwindigkeitsbildgebungsverfahren verwendet, um die räumlichen Muster und zeitlichen Entwicklungen von Kavitationsstrukturen zu untersuchen. Zusätzlich wird ein Drucksensor verwendet, um die Druckpulse aufgrund der Kollapse der Kavitäten im Tragflügel-Nachlaufbereich aufzuzeichnen und zu analysieren. Es wird erwartet, dass die Unterdrückung des instationären Verhaltens der Wolkenkavitation, die Stabilisierung der Superkavität im Superkavitationsregime und die Verringerung der Amplituden der Druckpulse zu längeren Lebensdauern und höheren Zuverlässigkeit von Komponenten in hydraulischen Strömungen führen.
Beispielergebnisse
Publikationen
- Kadivar, E., Ochiai, T., Iga, Y., el Moctar, O., “An experimental investigation of the cavitation control on a hydrofoil using hemispherical vortex generators”, In preparation 2021.
- Ochiai, T., Kadivar, E., Sugaya, K., Okajima, J., Iga, Y. “Active and Passive Control of Unsteady Cavitation on a Hydrofoil”, 17th international conference on fluid dynamics, Sendai, Miyagi, October 2020.
Veröffentlichungen
Projektlaufzeit: April 2020 - April 2023Förderung
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Institute of Fluid Science of Tohoku University
Projektpartner
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Tohoku University