نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 استادیار دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 کارشناس علوم دریایی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در شناورهای تندروی کاتاماران، روش‌های گوناگونی برای کاهش درگ و به دنبال آن افزایش سرعت عملیاتی به ‌کار گرفته می‌شود. استفاده از هیدروفویل یکی از روش‌های مؤثر کاهش درگ شناخته می‌شود. هدف این پژوهش انتخاب هیدروفویل مناسب برای یک شناور کاتاماران می‌باشد که این انتخاب در چهار مرحله صورت گرفته است. ابتدا 48 هیدروفویل استاندارد از سری ناکا و اپلر انتخاب و به صورت تک‌فاز در زوایای حمله گوناگون مورد بررسی قرار گرفتند. سپس با انتخاب نسبت لیفت به درگ به‌عنوان پارامتر هدف، چهار هیدروفویل برتر انتخاب گردید و تحت شرایط جریان سه‌بعدی و سطح آزاد در نرم‌افزار فلوئنت شبیه‌سازی شدند، که حاصل آن انتخاب دو تا از مؤثرترین هیدروفویل‌ها بود. در گام بعدی، این دو هیدروفویل با در نظرگرفتن کاویتاسیون مدل‌سازی شدند. در نهایت یک هیدروفویل منتخب برای شناور کاتامارن ارائه گردید که توانایی تأمین لیفت موردنیاز تحت شرایط سطح آزاد و کاویتاسیون را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Appropriate Hydrofoil for Catamaran Watercraft

نویسندگان [English]

  • A Mahboobi Doost 1
  • R Shafaghat 2
  • A Hajiabadi 3
  • S.M Hosseini 1
  • H Kazemi Moghadam 1

چکیده [English]

In catamarans high-speed, different ways are used to reduce drag and increase operating speed. Using hydrofoil is known as an effective method to reduce drag. The aim of this research is to select an appropriate hydrofoil for a catamaran  which is done in four steps. Initially, 48 standard hydrofoils are selected from the NACA and Eppler series and examined as single-phase at different angles of attack; then by choosing the lift to drag ratio as the target parameter, four superior hydrofoils are selected and simulated in FLUENT software in three-dimensional and free surface flow conditions, that ended in selection of two of the most effective hydrofoils. In the next step, these two hydrofoils has been modeled by considering cavitation. Finally, the best hydrofoil is selected and presented for catamaran which has the ability to provide required lift in the free surface and cavitation conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Free surface flow
  • Catamaran watercraft
  • Cavitation
  • Hydrofoil

[1] Hoppe, K.G., "Model Tests on IMT Catamaran Dolomede", Bureau for Mechanical Engineering, University of Stellenbosch, 1979.

[2] Pienaar, L.d.V. and Roos, H., "Ship Model Tests in Waves", Final Year Thesis, Department of Mechanical Engineering, Stellenbosch University, 1991.

[3] Hoppe, K.G., "Catamaran with Hydrofoils", S.A. Patent No. 80/5400 entered by BMI and overseas applications, 1986.

[4] Hoppe, K.G., "Catamaran with Hydrofoils", S.A. Patent No. 83/3503 entered by BMI and overseas applications, 1986.

[5] Migeotte, G., and Hoppe K. G., "Developments in Hydrofoil Assistance for Semi Displacement Catamarans", University of Stellenbosch, Division Of Fluid Mechanics, Department of Mechanical Engineering, 1999.

[6] Hoppe, K.G., "Comparative Planning Hull Model Tests in a Water-circulating Tank", Memorandum, No.1 Department of Mechanical Engineering, University of Stellenbosch, 1977.

[7] Barend G., "Development of a high speed planning trimaran with hydrofoil support", Thesis presented at the university of Stellenbosch in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Mechanical Engineering, 2007.

[8]Milandri ,G.S., "Seakeeping control of HYSUCATs", Thesis presented at the University of Stellenbosch in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering, 2006.

[9]Köpke, M.W., "A PASSIVE SUSPENSION SYSTEM  FOR A HYDROFOIL SUPPORTED CATAMARAN", Thesis presented at the University of Stellenbosch  in partial fulfillment of the requirements for the  degree of  Master of Science in Mechanical Engineering, 2008.

]10[ نوروزی، عبدالحسین، صادقی، محمدحسین، شفایی، محمدهادی، طراحی و ساخت مدل یک شناور هایسوکت. سیزدهمین همایش صنایع دریایی، کیش، ایران، 1390.

]11[ ترابی آزاد، مسعود، نوروزی، عبدالحسین، صادقی، محمدحسین، تحلیل عددی تاثیر هیدروفویل بر عملکرد دینامیکی کاتاماران با بدنه پروازی، سیزدهمین همایش صنایع دریایی، کیش، ایران، 1390.

[12] Berntsen, G. S., Kjeldsen, M. and Arndt, R. E., "Numerical modeling of sheet and tip vortex cavitation with fluent 5", 2001 http://resolver. caltech. edu/cav2001: sessionB5. 006.

[13] BERNAD, S., MUNTEAN, S. and SUSAN-RESIGA, R. F., "Numerical simulation of two-phase cavitating flow in turbomachines", In The 6th International Conference on Hydraulic Machinery and Hydrodynamics, Timisoara, Romania, 2004 October (pp. 21-22).

[14] Dular, M., Bachert, R., Stoffel, B. and Širok, B., "Experimental evaluation of numerical simulation of cavitating flow around hydrofoil", European Journal of Mechanics-B/Fluids, Vol. 24, No. 4, pp. 522-538, 2005.

[15] Wang, G., and M. Ostoja-Starzewski., "Large eddy simulation of a sheet/cloud cavitation on a NACA0015 hydrofoil", Applied mathematical modeling, Vol. 31, No. 3, pp.417-447, 2007.

[16] LIU, D. M., LIU, S. H., WU, Y. L. and XU, H. Y., "LES numerical simulation of cavitation bubble shedding on ALE 25 and ALE 15 hydrofoils", Journal of Hydrodynamics, Ser. B, Vol. 21, No. 6,pp. 807-813, 2009.

[17] Huang, S., He, M., Wang, C. and Chang, X., "Simulation of cavitating flow around a 2-D hydrofoil", Journal of Marine Science and Application, Vol. 9, No. 1, pp. 63-68, 2010.

[18] Asnaghi, Abolfazl, Ebrahim Jahanbakhsh, and Mohammad Saeed Seif, "Unsteady multiphase modeling of cavitation around NACA0015", J. Mar. Sci. Tech, Vol. 18, No. 5, pp. 689-696, 2010.

[19] Morgut, M., Nobile, E. and Biluš, I., "Comparison of mass transfer models for the numerical prediction of sheet cavitation around a hydrofoil", International Journal of Multiphase Flow, Vol. 37, No .6, pp. 620-626, 2011.

[20] Sun, Hyosung, "Numerical study of hydrofoil geometry effect on cavitating flow", Journal of mechanical science and technology, Vol. 26, No. 8, pp. 2535-2545, 2012.

[21] Liu, H., Wang, J., Yin, B., Wang, Y., Zhuang, S. and Liu, D., "Numerical simulation of cavitation flow around a hydrofoil", In Proceedings of the Eighth International Symposium on Cavitation (CAV 2012).

[22] Rao, G. P., Likith, K., Akram, M. N. and Hiriyannaiah, A., "Numerical Analysis of Cavitating Flow over A2d Symmetrical Hydrofoil", International Journal Of Computational Engineering Research, Vol. 2, No. 5, pp. 1462-1469, 2012.