تحلیل عددی تأثیر طول کورد هیدروفویل استاتور بر عملکرد هیدرودینامیکی سیستم رانش پمپ جت استاتور-روتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر-اصفهان

چکیده

پمپ جت یک نوع سیستم پیشرانش دریایی است که تراست لازم را بر اساس روش اختلاف مومنتوم و بر اساس اصول پمپ‌های جریان محوری ایجاد می‌کند. سیستم پمپ جت از روتور، استاتور، داکت و هاب تشکیل شده است. در دو دهه اخیر سیستم رانش پمپ جت با توجه به راندمان و عملکرد بالاتر و همچنین سطح نویز پایین‌تر بیشتر مورد توجه صنایع دریایی بخصوص در حوزه زیرسطحی قرار گرفته است. پمپ جت‌ها به چهار دسته مختلف روتور-استاتور، استاتور-روتور، رانش از لبه و معکوس‌گرد طبقه‌بندی می‌شوند. در مقاله حاضر تأثیر طول کورد هیدروفویل استاتور بر عملکرد هیدرودینامیکی پمپ جت استاتور-روتور مورد بررسی قرار گرفته است. استاتور در این نوع پمپ جت‌ها نقش یکنواخت کننده جریان ورودی را داشته و بر روی عملکرد هیدرودینامیکی مجموعه پیشران نقش بسزایی دارد. لذا 5 هندسه با طول کوردهای استاتور L برابر 0.14DR، 0.15DR، 0.16DR، 0.17DR و 0.18DR (قطر روتور:DR) به روش طراحی مستقیم تولید گردید تا به کمک نرم‌افزارهای تجاری دینامیک سیالات محاسباتی و شبیه‌سازی عددی بررسی شوند. در بین حالات بررسی‌شده بیشینه راندمان آب آزاد با مقدار 51/64 مربوط به حالت L=0.18DR و کمینه راندمان آب آزاد مربوط به حالت L=0.15DR با مقدار 53/63 بود. با بررسی سایر نتایج شبیه‌سازی‌های انجام‌شده به نظر می‌رسد مقدار L=0.18DR به دلیل داشتن حداکثر راندمان آب آزاد (حدود 1% بیشتر نسبت به کمترین مقدار) و محدوده بزرگ‌تر پوشش دهی ضرایب پیشروی با راندمان بالاتر، یکنواخت و تک روندی بودن ضریب تراست تولیدی و نمودار ضریب گشتاور متعارف نسبت به سایر حالات مورد بررسی برتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gaggero S., "Design and analysis of pumpjet propulsors using CFD-based optimization", Ocean Engineering Volume 227, 1 October. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114304.##[2] Sun D., "Tip vortex control effect and open-water performance of grooves in a pumpjet propulsor”, Harbin Gongcheng Daxue, Volume 44. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816703006.##[3] Ye J.M., "Hydrodynamic study of pumpjet propulsor with a ring at rotor tip and embedded in the groove of the inner wall of the duct", Chuan Bo Li Xue/Journal of Ship Mechanics, Volume 27. https://doi.org/10.3390/jmse11101926.##[4] Ku G., "Numerical investigation on cavitation and non-cavitation flow noise on pumpjet propulsion", Journal of the Acoustical Society of Korea, Volume 42 doi:10.7776/ASK.2023.42.3.250.##[5] Ye J.m., "Tip flow control performance and mechanism of axial slots in a pumpjet propulsor", Ocean Engineering, Volume 226 https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.112950.##[6] Jong-Woo Ahn, Han-Shin Seol, Hong-Seok Jung, Young-Ha Park: Study of the Open-Water Test and Analysis for a Pumpjet Propulsor in LCT. Journal of the Society of Naval Architects of KoreaVol. 59, No. 3, pp. 149-156, June 2022 https://doi.org/10.3744/SNAK.2022.59.3.149.##[7] Yunkai Zhou, Giorgio Pavesi, Jianping Yuan and Yanxia Fu, A Review on Hydrodynamic Performance and Design of Pump-Jet: Advances, Challenges and Prospects, Journal of Marine Science and Technology, 10, 1514 (2022). https://doi.org/10.3390/jmse10101514##[8] Yari E., Numerical Analysis of Hydrodynamic-Structural and Vibration of PumpJet Propulsion System of AUV, INTERNATIONAL JOURNAL OF MARITIME TECHNOLOGY, 16 (2021). http://ijmt.ir/article-1-765-en.html##[9] طراحی سیستم رانش پمپ‌جت CRP، نوروزمحمد نوری، صابر محمدی، اولین همایش پیشرانه‌های دریایی##[10] شبیه‌سازی عددی دنباله جریان پشت سیستم رانش پمپ‌جت، امین طالع زاده شیرازی، محمدرضا نظری، مجتبی دهقان منشادی، هجدهمین همایش صنایع دریایی##[11] استخراج منحنی عملکرد یک نمونه تحقیقاتی سیستم پیشرانش پمپ‌جت، امین طالع زاده شیرازی، محمدرضا نظری، مجتبی دهقان منشادی، هجدهمین همایش صنایع دریایی##[12] مطالعه سیستم رانش پمپ‌جت و امکان‌سنجی استفاده از آن در شناورهای سرعت‌بالا، مهران مطلبی نژاد، حسن قاسمی، چهارمین همایش ملی شناورهای تندرو##[13] Report of the propulsor Committee, (1992),” Workshop Organized by 20th ITTC Propulsor”, 23 August, Seoul Korea.##[14] Roache, P. J.: Quantification of uncertainty in computational fluid dynamics. Annual review of fluid Mechanics, 29, 123-160 (1997).##[15] Carlton, J. S., Marine propellers and propulsion, third ed., Amsterdam, Netherland, Elsevier (2012)##[16] Dawson, C.: The early history of water - jet propulsion. MARINERS MIRROR, 89, 88-92(2003)##[17] Bertram, V., Practical ship hydrodynamics Oxford, U.K, Butterworth Heinemann (2012)##[18] Suryanarayana, C., Rao, M. N., Raju, P. N., Balakrishan, T., and Lambada, S.: Torque Balance and Cavitation Studies on Underwater Vehicle Propulsion System. International Journal of Innovative Research and Development, 1, 62-73 (2012)