تحلیلی بر فیزیک پدیده‌های هیدرودینامیکی پروانه نیمه‌مغروق الفسون (841-B)

نویسندگان

چکیده

پروانه‌ی نیمه‌مغروق یک اختراع جدید و کم‌نظیر در سیستم رانش شناورهای تندور می‌باشد که توسط دانشمندان و محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، هیدرودینامیک پروانه‌ی نیمه‌مغروق الفسون که دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای در بین طراحان و پژوهشگران این حوزه می‌باشد، به منظور موشکافی بیش‌تر و روشن‌تر شدن رفتار این نوع پروانه‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار داده شده است. به همین جهت، یک کار عددی به صورت تئوری و همچنین، یک فعالیت تجربی در آزمایشگاه انجام شده است. برای تحلیل عددی از نرم‌افزار Ansys CFX با استفاده از روش حجم محدود بهره گرفته شده است. با استفاده از نتایج به دست آمده، نمودارهای هیدرودینامیکی الفسون رسم و مورد بحث و بررسی قرار داده شد. لازم بذکر است که نتایج عددی در مقایسه با نتایج تجربی الفسون دارای دقت قابل قبولی بوده است. همچنین، از مدل توربولانسی برای تحلیل‌های عددی بهره گرفته شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]      Rose, C. J., Kruppa, C. F. L., and koushan, K., ‘‘Surface piercing propellers,” propeller/Hull interaction, [C]// FAST’93, 1993.

[2]      Olofsson, N., ‘‘A contribution on the performance of partially submerged propellers,’’ Proc FAST '93, Yokohama, Japan, Vol. l, 1994, pp. 765-776.

[3]      Shiba, H., “Air-drawing of marine propellers,” Technical Report 9, Transportation Technical Research Institute, 1953.

[4]      Hadler, J. and Hecker, R., “Performance of partially submerged propellers,” In the 7th ONR Symposium on Naval Hydrodynamics, Rome, Italy, 1968.

[5]      Wang, D., “Water entry and exit of a fully ventilated foil,” Journal of Ship Research, Vol. 21, 1977, pp. 44–68.

[6]      Kruppa, C. F. L., “Testing surface piercing propellers,” Marin Workshops on Advance Vessel Station Keeping, Propulsor-hull interaction & Nautical Simulators, Wageningen, 1992.

[7]      Olofsson, N., “Force and flow characteristics of a partially submerged propeller,” Chalmers University of Technology, 1996.

[8]      Miller, W. and Szantyr, J., “Model experiments with surface piercing propellers,” Ship Technology Research, Vol. 45, 1998, pp.14–21.

[9]      Dyson, P. K., “The modelling, testing and design of a surface piercing propeller drive,” PhD thesis, Departmentof Mechanical andMarine Engineering, Plymouth University, 2000.

[10]        Oberembt, H., “Zur bestimmung der instation¨aren fl¨ugelkr¨afte bei einem propeller mit aus dem wasserherausschlagenden fl¨ugeln,” Technical report, Inst.f¨ur Schiffau der Universit¨at Hamburg, Bericht Nr. 247, 1968.

[11]        Furuya, O., “A performance prediction theory for partially submerged ventilated propellers,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 151, 1985, pp. 311–335.

[12]        Wang, G., Jia, D., and Sheng, Z., “Hydrodynamic performance of partially submerged ventilated propeller,” Shipbuilding of China, Vol. 2, 1990.

[13]        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.

[14]        Young, Y. L., Kinnas, S. A., ‘‘Analysis of super-cavitating and surfacepiercing propeller flows via BEM[J],’’ Computational Mechanics, Vol. 32, 2003, pp. 269–280.

[15]        Caponnetto, M., ‘‘RANSE simulations of surface piercing propellers,” Rolla Research, 2002.

[16]        Himei, K., “Numerical analysis of unsteady open water characteristics of surface piercing propeller, Third International Symposium on Marine Propulsors smp’13, Launceston, Tasmania, Australia, 2013.

[17]        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.

[18]        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.

[19]        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, 2016, pp. 22-37.

[20]        Brandt, H., “Modellversuche mit schiffspropellern an der wasseroberfläche Schiff und Hafen,”  Vol. 25, No. 5, 1973, pp. 415-422.

[21]        Katz, J., and Plotkin, A., “Low-speed aerodynamics: from wing theory to panel methods,” McGraw-Hill, New York, 1991.

[22]        Kotb, M. A., “Re-analysis of surface piercing propellers performance data,” Alexadria Engiering Journal, Vol. 44, No. 4, 2005.