Hidrofoillerin kavitasyon kovalarının sayısal-parametrik incelenmesi

Kavitasyon lokal basıncın, ortam sıcaklığındaki buhar basıncının altına düşmesi durumunda meydana gelen fiziksel bir olaydır. Sabit sıcaklıktaki bir akışkanın lokal basıncı (p) doymuş buhar basıncının 〖(p〗_v) altına düşmesi durumunda akışkan yapısı parçalanmaya başlar. Bu olaya "kavitasyon" denir. Kavitasyon pervane dümen, stabilize için bulunan finler, pompa ve türbin kesitlerinde meydana gelebilir. Bu çalışmada sınır elemanları yöntemi ile (Boundary Element Method-BEM) iki boyutlu hidrofoiller üzerindeki basınç dağılımları hesaplanıp kavitasyon kova diyagramları (zarf eğrileri, kavitasyon bukleleri) elde edilmiştir. Her bir durum, kavitasyon başlangıç durumu ve kısmi kavitasyon durumu için ayrı ayrı incelenmiş elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada iki boyutlu hidrofoil olarak dört basamaklı NACA foil geometrileri ve bir sualtı türbinine ait S184 geometrisi kullanılmıştır. NACA foil geometrisini temsil eden 4 basamaklı sayı dizisindeki her bir rakam geometrik olarak bir değişkeni temsil etmektedirler. Bu çalışmada mevcut parametreler sistemli olarak değiştirilip farklı geometriler elde edilmiştir. Elde edilen her bir geometri için kavitasyon kova diyagramı hesaplanıp bu parametrelerin bu diyagramlara etkisi analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda hidrofoilin hangi durumda kavitasyon yapıp yapmadığı tayin edilmeye çalışılmıştır. Kısmi kavitasyon durumu incelenirken kısmi kavitasyon yapmaya müsaade eden bir panel yöntemi PCPAN kullanılmıştır. PCPAN programında kavitasyon boyu girdi olarak tanımlanır ve kavitasyon sayısı iteratif bir şekilde bulunur. Bu kısımda kavitasyon boyu l/c=0.5 ve l/c=0.7 için incelenmiştir. Kısmi kavitasyon için kavitasyon boyunun kord boyunun 3/4'üne eşit olduğu durum fiziksel olarak özel bir anlam taşır. Kavitasyon sayısı küçüldükçe kavitasyon boyunun arttığı bilinmektedir. Foil için kavitasyon sayısı küçüldükçe kavitasyon boyu artar. Fakat kavitasyon boyunun 3/4'üne yaklaştığında kavitasyon sayısı küçülse dahi kavitasyon boyu artmamaktadır. Bu durum kavitasyon sayısının bir sınırı geçmesine kadar böyle devem eder. Bir değerden sonra yeniden kavitasyon sayısı küçülterek kavitasyon boyu artırılabilir. Fiziksel olarak stabil olmayan bu nokta için kavitasyon kova diyagramı elde edilerek bu özel durum incelenmesi amaçlanmıştır. Fakat PCPAN programı kavitasyon boyu 0.75c tanımlandığında doğru çalışmamaktadır. Bu durumda programın doğru çalıştığı 0.75c noktasına en yakın değer olan 0.7c için hesaplar yapılmıştır. Son olarak ise bir sualtı türbini kesitine ait olan S184 geometrisi kavitasyon başlangıç durumu için incelenmiştir.