مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه ‌سازی عددی هیدرودینامیک حرکت یک شناور تندرو با دو درجه آزادی

نویسندگان
1 دانشگاه امیر کبیر
2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
3 فرهیخته کارشناشی ارشد
چکیده
در پژوهش حاضر رفتارهای هیدرودینامیکی و ایرودینامیکی یک شناور تندرو با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیهسازی‌ها به صورت کاملاً سه بعدی، با در نظر گرفتن جریان دوفازی و توربولانس انجام شده اند. جهت به دست آوردن مقدار سینکیج و تریم شناور، دو درجه آزادی برای آن فرض شده است. به کمک حلگر شش درجه آزادی و با استفاده از مش‌های دینامیکی، معادلات دینامیک جسم صلب با معادلات حاکم بر سیال کوپل شدهاند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، شبیه سازی شناور تندروی هدف در محدوده سرعت خطی m/s 0.9-8.31 انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود، نشان می‌دهد که بیشینه خطای میانگین حاصل برای مقدار مقاومت، تریم و سینکیج در هر سرعت از 10% تجاوز نمی کند که نشان از دقت و کارایی مدل حاضر دارد. برای تمامی سرعت‌ها استقلال حل از مش بررسی شده است و نتایج برای مناسبترین مش ارائه شده است. در ادامه، تأثیر اعمال پله بر روی شناور، جهت کاهش درگ و افزایش پایداری برای چند حالت مختلف یک و دو پله مورد بررسی قرار گرفته‌اند که در نهایت بهینه‌ترین حالت معرفی و نتایج مربوط به آن ارائه شده اند. نتایج نشان می‌دهند که با اعمال پله به قایق تندوری مورد نظر میتوان تا 11% مقاومت بدنه را کاهش داد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of hydro-dynamics of a high-speed planning hull with two degrees of freedom

نویسندگان English

Hassan Ghoshchi 1
Mohamadreza Ansari 2
Reza Azadi 3
2 -
چکیده English

In the present research, hydrodynamical and aerodynamical characteristics of a high-speed planning hull is studied using computational fluid dynamics. Simulations are three-dimensional with considering a two-phase turbulent flow. To obtain sinkage and trim of the hull, two degrees of freedom is assumed for it. Rigid body dynamic equations and governing equations of the fluid are coupled using 6DOF solver and dynamic mesh technique. Based on the available experimental results, simulations of the aimed high speed hull are performed in the linear velocity range of 0.9-8.31 m/s. Comparing the present numerical results with the experimental data, shows that maximum average error for resistance, trim and sinkage in different velocities does not exceed 10%. This shows the accuracy and proficiency of the current model. Mesh independency of solutions is studied for all velocities and the results are reported based on the most suitable mesh. At the end, the effect of applying steps on reducing the drag and improving stability of the hull is investigated for several states in one and two steps. Finally, the most optimized state is introduced and relating results are given. Results show that applying steps to the mentioned high speed hull reduce the overall resistance by 11%.

کلیدواژه‌ها English

High speed hull
two-phase flow
degree of freedom
step