بررسی عددی عملکرد یک پروانه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

چکیده

در این مقاله هدف بدست آوردن منحنی های عملکرد پروانه با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت می باشد. میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی میباشد. منحنی های مشخصه عملکرد یک پروانه سری بی – وگنینگن برای مقادیر مختلف ضریب پیشروی (J) و برای عمق های مختلف  بررسی شده است. برای  مدل سازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل sstω k-  و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب های عملکردی پروانه محاسبه شده اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل سازی دائم به روش معادلات متوسط گیری شده رینولدز برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مناسب بوده و با هزینه محاسباتی کمتر و دقت مناسب نسبت به روش غیردائم نتایج را پیش بینی می کنند. از طرف دیگر در عمق ثابت با افزایش ضریب پیشروی میزان نیرو  و ضرایب تراست و گشتاور کاهشی بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Watanabe, T., Kawamura, T., Takekoshi, Y., Maeda, M., and Rhee, S.H., “Simulation of Steady and Unsteady Cavitation on a Marine Propeller using a RANS CFD Code”, In Proceedings of The Fifth International Symposium on Cavitation (CA V2003), Wageningen, The Netherlands, (2003).                                     
 
[2] Nakisa, M., Abbasi, M.J., and Amini, A.M., “Assessment of Marine Propeller Hydrodnamic Performance in Open Water via CFD”, In Proceedings of the 7th International Conference on Marine Technology, 11-12 December, Bangladesh University of Engineering and Technology, Department of Naval Architecture and Marine Engineering, BUET, Dhaka, Bangladesh, (2010). 
 
[3] Faltinsen, O.M., “Prediction of Resistance and Propulsion of a Ship in a Seaway”, In Proceedings of the 13th Symposium on Naval Hydrodynamics, 6-8 October, Tokyo, Japan, (1980).
 
[4] Young, Y.L., and Kinnas, S.A., “Performance Prediction of Surface-piercing Propellers”, Journal of Ship Research, Vol. 48(4), pp. 288-304, (2004).
 
[5] Caponnetto, M., “RANSE Simulations of Surface Piercing Propellers”, In Proceedings of the 6th Numerical Towing Tank Symposium, Rome, Italy, (2003).
 
[6] Olofsson, N., “Force and Flow Characteristics of a Partially Submerged Propeller”, Ph.D. Thesis, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden, (1996).
 
[7] Koushan, K., “Dynamics of Ventilated Propeller Blade Loading on Thrusters”, In Proceedings of the World Maritime Technology Conference, London, England, pp. 6-10 (2006).
 
[8] Califano, A., and Steen, S., “Analysis of Different Propeller Ventilation Mechanisms by Means of RANS Simulations”, In Proceedings of the First International Symposium on Marine Propulsors, Trondheim, Norway, (2003).
 
[9] Young, Y.L., and Kinnas, S.A., “Analysis of Supercavitating and Surface-piercing Propeller Flows via BEM”, Computational Mechanics, Vol. 32(4-6), pp. 269-280, (2003).
 
[10] Pustoshny, V., Bointsov, V., Lebedev, P., and Stroganov, A., “Development of 5-blade SPP Series for Fast Speed Boat”, In Proceeding of the 9th International Conference on Fast Sea Transportation, 23-27 September, Shanghai, China, (2007).
 
[11] Adjali, S., Imine, O., Aounallah, M., and Belkadi, M., “Numerical Simulation of Free Surface Water Wave for the Flow Around NACA 0012 Hydrofoil and Wigley Hull using VOF Method”, World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, Vol. 9(5), pp. 884-888, (2015).
 
[12] Menter, F.R., “Two-equation Eddy-viscosity Turbulence Models for Engineering Applications”, AIAA Journal, Vol. 32(8), pp. 1598-1605, (1994).      
 
[13] Hirt, C.W., and Nichols, B.D., “Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries”, Journal of Computational Physics, Vol. 39(1), pp. 201-225, (1981).
 
[14] Rishehri, M., Seif, M.S., and Banisi, A.H., “Study on Performance of the Propeller in the Wake Field of Marine Vehicle with using Computational Fluid Dynamics”, In Proceedings of the Ninth Marine Industries Conference, October, Mazandaran, Iran (2007).
 
[15] Carlton, J.S., “Marine Propellers and Propulsion”, Second Edition, Elsevier Ltd, British (1994).
 
[16] (ITTC) “Testing and Extrapolation Methods Propulsion and Propulsor Open Water Test”, Proceedings of The 23th International Towing Tank Conference, ITTC’02, Procedure 7.5-02-03-02.1, Revision 01, 8-14 September, Venice, Italy, (2002).