مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی عملکرد پروانه در نزدیک سطح آب

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 دانشگاه شیراز
چکیده
شبیه‌سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می‌باشد خصوصاً وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق غوطه‌وری، سرعت پیش‌روی و پدیده تهویه روی عملکرد یک پروانه سری بی-وگنینگن در نزدیک سطح بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس- فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدل سازی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش و شبیه‌سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ω SST 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 ضریب‌های عملکردی پروانه محاسبه شده‌اند. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی از تطابق خوبی برخوردار بوده و شبیه‌سازی عددی را تایید می‌نماید. نتایج حاصل از حل ‌عددی نشان می‌دهدکه نسبت غوطه‌وری و پدیده تهویه از عوامل موثر بر عملکرد پروانه می‌باشند به نحوی که با کاهش نسبت غوطه‌وری پروانه از 2.2 به1.4 در نسبت پیش‌روی 0.4، نسبت ضریب‌های نیروی پیش-رانش و گشتاور پیچشی به ضریب‌های عملکرد در شرایط آب آزاد به ترتیب 7.7 و 6 درصد کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of the propeller performance Close to Water surface

نویسندگان English

Abbas Vali 1
Bahador Saranjam 1
Reza Kamali 2
Ataollah Rabiee 2
چکیده English

Simulation of the flow around propeller is a complex fluid flow problem, especially when the propeller is closed to free surface. In this study, the effect of immersion depth, advance velocity and the ventilation phenomenon on the performance of a B-Wageningen series propeller close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose the ANSYS-FLUENT commercial software has been used to solve the viscous, incompressible and two phase flow field. The rotation of the propeller has been implemented using the rotating reference frame model in steady state and the sliding mesh for unsteady flow. For turbulent flow modeling and free surface simulation, the k-ω SST model and the volume of fluid method have been used, respectively. For validation of numerical results due to lack of access to experimental results of propeller close to surface, numerical solution in open water condition have been performed and performance coefficients have been calculated. Comparing the numerical results with the experiment ones, shows good agreement and confirms results of numerical simulation. The results of the numerical solution show that the submergence ratio and ventilation phenomenon affect the performance of propeller so that by reducing submergence ratio from 2.2 to 1.4 in advance ratio J=0.4, ratio of thrust and torsional moment coefficients to open water performance coefficients reduced to 7.7% and 6%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Propeller
Thrust
Ventilation
Volume of Fluid Method
Propeller Performance