مدل کاویتاسیون باروتروپیک

در کنار اهمیت شبیهسازي جریانهاي غیرکاویتاسیونی، شبیهسازي و تحلیل پدیدهی کاویتاسیون و جریانهاي کاویتاسیونی علاوه بر ایندیوسر، به دلیل تأثیر مستقیم آن در عملکرد تجهیزاتی نظیر توربوماشینهاي آبی، هیدروفویلها، انژکتورهاي سوختی، پرههاي پروانهاي زیردریاییها، اجسام زیر سطحی و غیره مورد توجه محققان قرار گرفته است. طبق تعریف، کاویتاسیون در یک سیال و در نقاطی که فشار محلی کمتر از فشار بخار میشود میتواند رخ دهد. اصلیترین مشکل شبیهسازي عددي پدیده کاویتاسیون وجود همزمان دو نوع سیال با خواص به نسبت متفاوت است: سیال تکفاز تراکم ناپذیر (مایع خالص و بخار مایع خالص) و یک فاز ترکیبی تراکمپذیر. بدین ترتیب که هرگاه سیال مایع باشد، سیال مورد نظر پر از مایع با چگالی ρ_t و هرگاه سیال بخار باشد، سلول مورد نظر پر از بخار با چگالی ρ_v در نظر گرفته میشود. در نواحی که هر دو سیال حضور داشته باشند، چگالی مخلوط از رابطهی چند ضابطهای زیر محاسبه میشود:

که در رابطهی فوق، p_vap فشار بخار سیال،C_min کمترین سرعت صوت در سیال است. در مدل باروتروپیک مقدار C_min نقش مهمی در تعیین اندازه طول و ضخامت حفره کاویتاسیون دارد. بهترین انتخاب این کمیت بین 5/1 تا 4 متر بر ثانیه است.