مروری بر مطالعات عددی و تجربی در حوزه هیدرودینامیک پروانه‌های نیمه‌مغروق

نویسندگان

چکیده

پروانه‌ی نیمه‌مغروق یک ابتکار بدیع و نو در زمینه‌ی شناورهای تندرو است که به علت سرعت بالای آنها و مقاومتی که در برابر پدیده‌ی مخرّب کاویتاسیون دارند در سال‌های اخیر مورد توجه طرّاحان قرار گرفته است. طرّاحان می‌بایست در طرّاحی هیدرودینامیکی این نوع پروانه‌ها، پارامترهایی همچون قدرت مانورپذیری بالا، پایداری شناور، سرعت دورانی بالای پروانه را که همگی مورد علاقه‌ی صاحبان و کاربران شناورهای تندرو می‌باشد، مدنظر قرار دهند. به این دلیل، در زمینه‌ی طرّاحی این نوع پروانه‌ها، کارهای تحقیقاتی تجربی و عددی زیادی انجام گرفته است. هدف این تحقیق، مروری کلی بر تحقیقات پیشین صورت‌گرفته در زمینه‌ی طرّاحی و تحلیل‌های هیدرودینامیکی پروانه‌های نیمه‌مغروق می‌باشد که به صورت تئوری یا عددی انجام گرفته یا به صورت تست تجربی بوده است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Shiba, H., “Air-drawing of marine propellers,” Report of transportation technical research institute, 9, 1-320, 1953.
  2. Hadler, J. B. and Hecker, R., “Performance of partially submerged propellers,” In The 7th ONR Symposium on Naval Hydrodynamics, Rome, 1968.
  3. Shaozong, L. and Hengshun, Z., “An experimental studv on the performance of partially submerged propeller,” Int’l High Performance Vehicle Conference, Shanghai, China, CSNAME, 1988.
  4. Hecker, R., ”Experimental performance of a partially submerged propeller in inclined flow,” (No. Paper F), 1973.
  5. Kruppa, C. F. L., “Testing of partially submerged propellers,” Proc 13”’ ITTC Report of Cayitation Cttee, Berlin & Hamburg, Appendix V, y 1, 1972.
  6. Allison, J., “Propellers for high-performance craft. marine technology,” Vol. 15, No. 4, pp. 335-380, 1978.
  7. Kruppa, C. F. L., “Testing surface piercing propellers,” Marine Workshops on Advance Vessel Station Keeping, Propulsor-hull interaction & Nautical Simulators, Wageningen, 1992.
  8. Rose, J. C. and Kruppa, C. F. L., “Methodical series model test results,” Proc FAST‘91, Trondheim, Norway, v2, 1991.
  9. Rose, J., Kruppa, C. F. L., and Koushan, K., “Surface piercing propellers -propeller/hull interaction, proceedings,” FAST 93, December, Yokohama, Japan, pp. 867-881, 1993.
  10. Radojcic, D. and Matic, D., “Regression analysis of surface piercing propeller series,” Nav & HSMV Intl Conf, Naples, 1997.
  11. Ferrando m., Scamarella A., Bose, N., Lui, P., and Veitch, B., “Performance of a family of surface piercing propellers,” Royal Institute for Naval Architects (RINA), 2002.
  12. Ferrando, M., and Scamardella, A., “Surface piercing propellers: testingmethodologies, results analysis and comments on open water characteristics,” 1996.
  13. Olofsson, N., “A contribution on the performance of partially submerged propellers,” Proc FAST ‘93, Yokohama, Japan, Vol. l, pp. 765-776, 1993.
  14. Olofsson, N., “Force and flow characteristics of a partially submerged propeller,” Chalmers university of technology, 1996.
  15. Keller, M., “Full-scale measurements on a ventilated propeller,” Proc. FAST 95, Lubeck-travermunde, Germany, Vol. 2, pp. 991-1002, 1995.
  16. Kamen, P., “Surface piercing propellers,” www. well. com/user/pk/SP Aprofboat. html (from Professional Boatbuilder Magazine), 1998.
  17. Dyson, P. K., “The modelling, testing and design of a surface piercing propeller drive,” PhD Thesis; University of PLYMOUTH, 2000.
  18. Peterson, D., “Surface piercing propeller performance,” MSc Thesis. Naval Postgraduate School, 2005.
  19. Viviani, M., Podenzana, B. C., Mauro, S., Cerruti, M., Guadalupi, D., Menna, A., “Analysis of asymmetrical shaft power increase during tight manoeuvre,” 9th International conference on high performance marine vehicles (FAST), Shanghai, China, 2007.
  20. Coraddu, A., Dubbioso, G., Mauro, S., Viviani, M., “Experimental investigation of asymmetrical propeller 129 behavior of twin screw ships during manoeuvres,” In Proc. of int. conf. on marine simulation and ship maneuverability MARSIM2012, Singapore, 2012.
  21. Oberembt, H., “Zur bestimmung der instationären flügel kräfte bei einem propeller mit aus dem wasser herausschlagenden flügeln,” University of Hamburg, 1968.
  22. Gutsche, F., “Einfluss der Tauchung auf Schub und Wirkungsgrad von Schiffspropellern Shiffbauforschung,” Vol. 6, No. 516, pp. 256-277, 1967.
  23. Yegorov, I., Sadovnikov, Y., “Effect of instability on hydrodynamic characteristics of a propeller cutting the water surface,” Sudostroyenige 1, pp. 15–17, 1961.
  24. Wang, D. P., “Water entry and exit of a full ventilated foil,” Journal of Ship Research; Vol. 21, pp. 44-68, 1977.
  25. Wang, D. P., “Oblique water entry and exit of a fully ventilated foil,” Journal of Ship Research; Vol. 23, pp. 43-54, 1972.
  26. Furuya, O., “A performance prediction theory for partially submerged ventilated propellers,” 15th ONR Symposium on Naval Hydrodynamics, 1984.
  27. Furuya, O., “A performance prediction theory for partially submerged ventilated propellers,” Journal of Fluid Mechanics; Vol. 151, pp. 311-335, 1985.
  28. Wang, G., Zhu, X., and Sheng, Z., “Hydrodynamic forces of a three dimensional fully ventilated foil entering water,” Journal of Hydrodynamics, Vol. 5, No. 2, 1990.
  29. Wang, G. Q., Jia, D. S., and Sheng, Z. B., “Study on propeller characteristics near water surface,” Proc 2nd Symp on Propeller & Cavitation, Hangzhon, China, pp. l61-168, 1992.
  30. Vorus, W. S., “Forces on surface-piercing propellers with inclination,” Journal of Ship Research, Vol. 35, No. 3, pp. 210–218, 1991.
  31. Wang, G., Jia, D., and Sheng, Z., “Hydrodynamic performance of partially submerged ventilated propeller,” Shipbuilding of China 2, 1990.
  32. Kudo, T., and Ukon, Y., “Calculation of supercavitating propeller performance using a vortex-latticemethod,” In Second International Symposium on Cavitation, pp. 403–408, Tokyo, Japan, 1994.
  33. Kudo, T., and Kinnas, S., “Application of vortex/source lattice method on supercavitating propellers,” In 24th American Towing Tank Conference, College Station, TX, 1995.
  34. Kerwin, J., and Lee, C. S., “Prediction of steady and unsteady marine propeller performance by numerical lifting-surface theory,” Transactions of Society of Naval Architects and Marine Engineers 86, pp. 218–253, 1978.
  35. Lee, H., Gu, H., Kakar, K., and Kinnas, S., MPUF-3A (Version 2. 0) User’s Manual and Documentation, Technical Report No. 01-5, Ocean Engineering Group, UT Austin, 2001.
  36. Lee, C. S., “Prediction of steady and unsteady performance of marine propellers with or without cavitation by numerical lifting surface theory,” Ph.D. Thesis, M. I. T., Department of Ocean Engineering, 1979.
  37. Breslin, J., Van Houten, R., Kerwin, J., and Johnsson, C. A., “Theoretical and experimental propeller-induced hull pressures arising from intermittent blade cavitation, loading, and thickness,” Transactions of SNAME 90, 1982.
  38. Kosal, E., “Improvements and enhancements in the numerical analysis and design of cavitating propeller blades,” Master’s Thesis, UT Austin, Department of Civil Engineering, also, UT Ocean Engineering, Report 99-1, 1999.
  39. Savineau, C., and Kinnas, S., “A numerical formulation applicable to surface piercing hydrofoils and propellers,” In 24th American Towing Tank Conference, Texas A&M University, College Station, TX, 1995.
  40. Young, Y. L., “Numerical modeling of super cavitations and surface-piercing propellers,” PhD Thesis. The University of Texas at Austin, 2002.
  41. Young, Y., and Savander, B., “Transient hydroelastic analysis of surface piercing propellers,” In: The Seventh International Symposium on Cavitation, CAV2009, Ann Arbor, MI, USA, 2009.
  42. Heimei, K., “Numerical analysis of unsteady open water characteristic of surface piercing propeller,” 3rd International Symposium on Marine Propulsors. Tasmania, Australia, 2013.
  43. Caponnetto, M., “RANSE simulations of surface piercing propellers,” In: NuTTS 2003, Sixth Numerical Towing Tank Symposium, Roma, Italy, 2003.
  44. Young, Y., and S. Kinnas. "Numerical analysis of surface-piercing
  45. propellers." In 2003 Propeller and Shaft Symposium, pp. 4-1. 2003.
  46. Koushan, K., “Dynamics of ventilated propeller blade loading on thrusters,” In World Maritime. Technology Conference - WMTC’06, 2006.
  47. Califano, A., and Steen, S., “Analysis of different propeller ventilation mechanisms by means of RANS simulations,” In First International Symposium on Marine Propulsors, Trondheim, Norway, 2009.
  48. Yari, E., and Ghassemi, H., “Numerical analysis of surface piercing propeller in unsteady conditions and cupped effect on ventilation pattern of blade cross-section,” Journal of Marine Science and Technology, Vol. 21, No. 3, pp. 501-516, 2016.
  49. Yari, E., and Ghassemi, H., “Hydrodynamic analysis of the surface-piercing propeller in unsteady open water condition using boundary element method,” International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol. 8, No. 1, pp. 22-37, 2016.
  50. Yari, E., and Ghassemi, H., “Numerical study of surface tension effect on the hydrodynamic modeling of the partially submerged propeller's blade section,” Journal of Mechanics, pp. 1-12, 2016.
  51. Alimirzazadeh, S., Roshan, S. Z., and Seif, M. S., “Unsteady RANS simulation of a surface piercing propeller in oblique flow,” Applied Ocean Research, Vol. 56, pp. 79-91, 2016.
  52. Javanmardi, N., and Ghadimi, P., “Hydroelastic analysis of a semi-submerged propeller using simultaneous solution of Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and linear elasticity equations,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 1475090217691864, 2017.
  53. بابایی، لادن، سعیدکیاست، مهدی، قاسمی، حسن، «بررسی سازه‌ای پروانه‌ی نیمه‌مغروق با در نظر گرفتن نیروهای تحریک هیدرودینامیکی»، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1388.
  54. قاسمی، حسن، یاری، احسان، طاهری‌نسب، محسن، «بررسی عددی عملکرد هیدرودینامیکی پروانه‌ی سطحی در دو حالت کاملاً مغروق و نیمه‌مغروق»، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1388.
  55. قصاب‌زاده، مرتضی، قاسمی، حسن، نظری، ابوالفضل، «استفاده از روش المان مرزی در تحلیل هیدرودینامیکی پروانه‌ی نیمه‌مغروق»، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1388.
  56. معماریان، حمیدرضا، زراعتگر، حمید، بخشنده‌رستمی، علی، «طراحی پروانه‌ی نیمه‌مغروق برای یک شناور تندرو»، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1388.
  57. عزیزی ینگجه، مرتضی، سیف، محمدسعید، مهدیقلی، حمید، «تعیین دور پروانه در آزمایش‌های مدل پروانه‌ی نیمه‌مغروق»، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1388.
  58. قاسمی، حسن، نظری، ابوالفضل، قصاب‌زاده مرتضی، «عملکرد هیدرودینامیکی پروانه‌های نیمه‌مغروق»، مهندسی مکانیک شریف، دوره 3-26، شماره 1، 1388.
  59. قاسمی، حسن، شمسی، رضا، «بررسی و تحلیل هیدرودینامیکی پروانه‌ی زیردریایی تحت اثرات زاویه اسکیو»، سیزدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1390.
  60. رمضانی، مجتبی، رضوانی‌فر، علی، گلیانی، مهدی، سیّدی‌نسب، سیّدمهدی، «مطالعه و بررسی دلایل شکست پروانه‌ی نیمه‌مغروق مورد کاربرد در شناور تندرو»، چهاردهمین همایش صنایع دریایی، تهران، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1391.
  61. شهرکی، فاطمه، سیف، محمّدسعید، «تحلیل هیدروالاستیک پروانه‌ی نیمه‌مغروق». پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی شریف. شهریور 1393.
  62. یاری، احسان، قاسمی، حسن،«آنالیز پارامتر هوادهی در تحلیل جریان حول هیدروفویل نیمه‌مغروق»، شانزدهمین همایش صنایع دریایی، بندرعباس، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1393.
  63. ذبیح‌زاده روشن، سعید، سیف، محمّدسعید، «تحلیل هیدرودینامیک پروانه‌ی نیمه‌مغروق»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی شریف. پاییز 1394.
  64. یاری، احسان، قاسمی، حسن، «بررسی رفتارپدیده‌ی هوادهی - کاویتاسیون بر روی پروانه‌ی نیمه‌مغروق تحت شرایط آب آزاد»، هفدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1394.
  65. دنیوی‌زاده، نگین، شفقت، روزبه، سیدی سیّدمصطفی، «توسعه الگوریتم طرّاحی پروانه‌ی نیمه‌مغروق»، هفدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1394.
  66. علی‌اکبری، تقی، حداد، تکتم، کربلایی، اکبرمحمد، مقدس آهنگری، علی‌اصغر، «بررسی ضرایب هیدرودینامیکی پروانه‌ی نیمه‌مغروق در عمق‌های مختلف غوطه‌وری»، هجدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1395.
  67. اسپو، محسن، «بررسی دقت شبیه‌سازی عددی پروانه‌ی نیمه‌مغروق به روشMRF به منظور تخمین ضرایب هیدرودینامیکی مؤثر»، هجدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1395.
  68. سری، حمید، جمشیدی، بهروز، «تحلیل هیدرودینامیکی شناور پروانه‌ی نیمه‌مغروق 841-B»، هجدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1395.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار