مطالعه عددی و تاثیر متقابل هیدرودینامیکی پروانه - سکان در شناورهای تجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره) نوشهر

2 دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، مجتمع آموزش عالی گناباد

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

بررسی اثر متقابل مجموعه پروانه-سکان، در طراحی سیستم رانش و همچنین طراحی سیستم هدایت شناورها، بسیار مهم می باشد. محاسبه دقیق ویک بدنه و میانگین سرعت جریان ورودی پروانه، باعث می شود تا طراحی و انتخاب پارامترهای هندسی پروانه و سکان به درستی انجام پذیرد و نیرو های محوری و جانبی مورد نظر طراحان، به خوبی تامین شود. همچنین محاسبه دقیق اثر جریان خروجی پروانه بر روی سکان، باعث می شود تا طراحی مجموعه پروانه-سکان و محاسبه فاصله آنها به درستی انجام پذیرد و نیروی لیفت و درگ مورد نظر طراحان در حین زاویه گرفتن تیغه سکان و مانور شناور، به درستی تامین شود. نتایج حاصل از محاسبه ضرایب بی بعد، خطوط جریان و خطوط توزیع فشار بر روی پروانه-سکان، و همچنین محاسبه میدان ویک نامی ارائه ‌شده است و در ضرایب پیشروی مختلف باهم مقایسه گردیده است. همچنین ضرایب هیدرودینامیکی سکان در شرایط مختلف و در زوایای صفر، 10، 20 و 30 درجه، بررسی و مقایسه شده اند. در همه حالات بازده برعکس ضریب تراست و گشتاور با افزایش ضریب پیشروی افزایش می یابد. بطوریکه در ضرایب پیشروی بالا حضور سکان 3درصد راندمان را افزایش می دهد و با افزایش زاویه سکان این اثر افزایش دو برابر(6درصد) می‌شود. وجود سکان در ضرایب پیشروی پایین تاثیر افزایشی حدود 5 درصد و 9درصد بر روی ضریب گشتاور و ضریب تراست به ترتیب دارد. افزایش زاویه سکان در ضرایب پیشروی بالا باعث می شود 17 درصد و 9 درصد ضریب گشتاور و ضریب تراست به ترتیب افزایش یابد. در حالت سکان-پروانه تا زاویه 10 درجه و حالت بدون پروانه تا زاویه 20 درجه، افزایش ضریب پیشروی تاثیر محسوسی روی ضریب لیفت و درگ ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis and Hydrodynamic Interactions for Propeller-Rudder System in Commercial Bulk Carriers

نویسندگان [English]

  • Ali eskafi noghano 1
  • Seyed Morteza Javadpour 2
1 Imam Khomeini University of Maritime Sciences
2 University of Gonabad
چکیده [English]

Interaction of the propeller-rudder system is important in design of propulsion system as well as maneuvering for all types of ships. This paper is presented to analyze the propeller-rudder system using ANSYS-Fluent commercial software. The results of calculating the hydrodynamic dimensionless coefficients, streamlines and pressure distribution on the propeller-rudder are presented and compared in different advance coefficients. Also, hydrodynamic coefficients of the propeller-rudder have been studied and compared at various rudder angles of 0, 10, 20 and 30 degrees. In all cases, the efficiency increases with increasing the advance coefficient, however the torque and thrust coefficients decreases. So, in high advance coefficient, the existence of the rudder the efficiency increases by 3% and with increasing the angle of the rudder, this effect is double (6%). The existence of the rudder in the low advance coefficients, torque and thrust coefficients increases by 5% and 9% respectively. In high advance coefficients, the angle of the rudder is causes the torque coefficient and trusted coefficient to increase 17% and 9% respectively. In the existence of the rudder-propeller to angle of 10 [deg.] and without propeller to an angle of 20, the increasing of advance coefficient does not have significant effect on the lift and drag coefficients.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Propeller
  • Rudder
  • CFD
  • Hydrodynamic Coefficients
  • Commercial Carrier