Ứng dụng phương pháp số nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đặc tính thủy động lực học của profile cánh NACA 4412 = Application of numerical methods to study the effects of cavitation on the hydrodynamic characteristics of the hydrofoil NACA 4412

Abstract

Hiện tượng xâm thực (Cavitation) là hiện tượng chất lỏng bốc hơi cục bộ tại những vùng có áp suất thấp hơn áp suất hơi bão hòa. Khi các bong bóng hơi di chuyển đến vùng có áp suất cao hơn, chúng bị phá hủy đột ngột, tạo ra xung áp suất rất lớn phá hủy bề mặt cánh bánh công tác, gây tiếng ồn, rung động, làm giảm hiệu suất thủy lực của máy trong quá trình làm việc. Đối với profile cánh dẫn, hiện tượng xâm thực thường xuất hiện tại mặt hút, mép vào, mép thoát, nó làm giảm hệ số lực nâng, tăng hệ số lực cản, và làm tải trọng tác động lên profile dao động. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đặc tính thủy động lực học của profile cánh mang ý nghĩa quan trọng trong việc tính toán thiết kế cánh của máy thủy lực cánh dẫn hoạt động với hiệu suất cao trong điều kiện có xâm thực xuất hiện. Bài báo này ứng dụng phương pháp tính toán mô phỏng số (CFD) nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đặc tính thủy động lực học của profile cánh NACA 4412. Mô hình xâm thực kết hợp với mô hình rối RNG k-ε được sử dụng để tính toán mô phỏng quá trình hình thành, phát triển và phá hủy của bong bóng xâm thực xảy ra trên mặt hút, mép vào và mép thoát của profile cánh NACA 4412. Kết quả mô phỏng cho thấy sự xuất hiện của hiện tượng xâm thực làm giảm đáng kể hệ số lực nâng và tăng hệ số lực cản, đồng thời gây dao động áp suất lớn ở vùng mép thoát của profile cánh, tại góc đặt cánh α = 15° hệ số lực nâng clc của profile NACA 4412 giảm 14%, còn hệ số lực cản cd tăng 34%.