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

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Fig. 1: a) The photo of the NACA 16012 hydrofoil with the distributed hemispherical vortex generators on the suction side of the hydrofoil near the leading edge. b) The shape of the micro-ramp vortex generators and hemispherical vortex generators mounted on the hydrofoil surface near the cavitation inception location.
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Fig. 2: Photograph of the side-view of the super-cavitation formation on the NACA 16012 hydrofoil surface for the case a) without miniature vortex generator and b) with miniature vortex generator. The flow direction is from left to right. ​​​
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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