---

بررسی میدان ‌جریان پشت پروانه‌های دریایی به دلیل کاربرد فراوان در شناسائی شناورها و تخمین نویز هیدرودینامیکی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در تحقیق حاضر، جریان دائم و غیردائم دنباله یک پروانه دریایی توسط نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم و حلگرهای سیمپل‌فوم و پیمپل‌دایم‌فوم شبیه‌سازی شده‌است. نتایج بدست‌آمده از منحنی عملکرد و دنباله‌ جریان نزدیک پروانه با داده‌های آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی شده‌است که تطابق بسیار خوبی را نشان می‌دهد. نتایج مطالعه شبکه در ناحیه دنباله نشان می‌دهد که بر خلاف کمیت‌های کلی جریان، شبکه استفاده شده در این ناحیه به شدت بر روی نتایج میدان دنباله تاثیرگذار است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که مدل‌‌سازی دائم به روش معادلات RANS برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مناسب بوده و با هزینه محاسباتی کمتر و دقت مناسب نسبت به روش غیردائم URANS نتایج را پیش‌بینی می‌کنند. از طرف دیگر، بررسی صحیح نوسانات جریان و ناپایداری‌های جریان گردابه‌ای، تنها با انجام شبیه‌سازی‌های غیردائم و شبکه مناسب امکان‌پذیر است. در این مقاله همچنین اثر ضریب پیشروی بر ساختار جریان گردابه‌ای در ناحیه دنباله بررسی شده است. مقایسه کیفی نتایج این تحقیق و نتایج مشابه موجود از مدل‌ دقیق‌تر DES نشان می‌دهد که روش URANS به شرط استفاده از شبکه مناسب، توانایی بسیار بالایی در مدل‌سازی میدان دنباله دارد. این روش حجم شبکه مورد نیاز و زمان اجرا را ضمن حفظ دقت نتایج، به میزان بسیار چشمگیری کاهش می‌دهد.

---

در تحقیق حاضر، شبیه‌سازی عددی منحنی عملکرد و مدل‌سازی میدان دائم دنباله جریان یک پروانه دریایی مورد مطالعه قرار گرفته‌است. حل با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم و حلگر دائم و تراکم ناپذیر سیمپل‌فوم انجام شده‌است. گرادیان‌ها از الگوریتم خطی گاوس محاسبه شده و معادله فشار با استفاده از روش چند‌شبکه‌ای حل شده‌اند. در این پژوهش، شبیه‌سازی منحنی عملکرد پروانه در کل بازه عملکردی انجام شده و اثر استفاده از دو مدل اغتشاشی Realizable-k-ε و k-ε-v^۲-f بر نتایج بررسی شده‌است. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که استفاده از مدل دو معادله‌ای در تمامی حالت‌ها، بجز ناحیه نزدیک به حالت بولارد، تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد. در این حالت، زاویه‌حمله جریان ورودی به پروانه به شدت افزایش یافته و مدل دو معادله‌ای ضریب تراست را با ۲۴% خطا پیش‌بینی می‌کند، درحالی‌که استفاده از مدل چهار معادله‌ای بهبود چشمگیری در نتایج ایجاد کرده و خطا را به ۵% کاهش می‌دهد. در حل عددی، دنباله جریان در مقاطع مختلف طولی و شعاعی بررسی شده‌‌‌است که همخوانی خوبی با نتایج تجربی موجود نشان می‌دهد. بررسی جریان در ناحیه ویک نشان می‌دهد که رفتار مقطع طولی پائین‌دست مشابه مقطع بالادست بوده اما بازه تغییرات آن کمتر است. همچنین، بخاطر چرخشی بودن جریان پشت پروانه، مکان زاویه‌ای نقاط اکسترمم مولفه‌های ویک، دوران می‌کند. همچنین نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که در نزدیکی ناحیه گردابه نوک پره، تغییرات مولفه سرعت محوری ویک بسیار شدید بوده و سهم مولفه‌های محوری و مماسی سرعت در خارج از این ناحیه، ناچیز است.