بهبود بازده و کاهش کاویتاسیون پروانه‌های دریایی با استفاده از الگوریتم کپک لجنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، واحد ساری، دانشگاه آزاد اسلامی ، ساری، ایران

3 استادیار دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره)

چکیده

با توجه به شرایط ناهمگون و پیچیده انتشار امواج آکوستیکی در زیر آب، محاسبات و طراحی‌های مربوط به این حوزه از پیچیدگی‌های خاصی برخوردار است. علاوه بر شرایط محیطی و ناهمگونی موجود، در طراحی پروانه‌های دریایی، مؤلفه‌های بسیار زیادی وجود دارند که گاهی با یکدیگر در تعارض می‌باشند. این موارد سبب گردیده که طراحی پروانه‌های دریایی به یکی از موضوعات چالش‌برانگیز برای طراحان و محققان این حوزه تبدیل شود. امروزه بهینه‌سازی چندهدفه به عنوان یکی از راه‌‌حل‌های مسائل پیچیده با عدم قطعیت تبدیل‌شده است. در طراحی پروانه‌های دریایی بالاترین بازده و کم‌ترین کاویتاسیون از اهداف اصلی طراحان می‌باشد که این دو هدف در تعارض با یکدیگر می‌باشند. در این مقاله به منظور دستیابی به یک موازنه بهینه بین دو هدف مذکور از الگوریتم بهینه‌ساز کپک لجنی برای اولین بار استفاده خواهد شد. بدین منظور تابع شایستگی بر اساس بیشینه‌ سازی بازده و کمینه سازی سطح کاویتاسیون تولیدی بر اساس مؤلفه‌های اصلی طراحی پروانه پیشنهاد می‌شود. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی از محیط‌ شبیه‌ساز Openprob و همچنین آزمایش تجربی در تونل کاویتاسیون استفاده می‌شود. به منظور مقایسه نتایج، از الگوریتم‌های معیار GWO، ALO، MFO و BBO استفاده‌شده است. نتایج نشان‌دهنده بهبود 4/2 درصد در بازده و dB21 در سطح نویز کاویتاسیون ایجادشده می‌باشد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Marine Propellers Design Using Slime Mould Optimization Algorithm to Improve the Efficiency and Reduce the Cavitation

نویسندگان [English]

  • Rasoul karimi 1
  • Vahid Shokri 2
  • Mohammad Khishe 3
1 Department of Mechanical Engineering, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran
3 Electronic Departemant, Imam Khomeini Marine University
چکیده [English]

Due to the presence of too many parameters in the problem of the marine propeller design such as the existence of several conflicting objectives, unstable and very complex environmental conditions, marine propellers design has been one of the challenging subjects for designers and researchers in this field. Nowadays, meta-heuristic algorithms are used as one of the highly efficient solutions to solve complex engineering problems. In this paper, for the first time, SMA algorithm is used to design the marine propellers. For this purpose, two targets viz. maximize the efficiency and minimize the cavitation, which are in conflict with each other, as the fitness function is considered. To do this, during several trials, the effect of two important parameters on the fitness function, i.e. chord and thickness of the propeller, is calculated and the most optimal mode is selected by the SMA algorithm. In order to compare the results, the benchmark algorithms such as GWO، ALO، MFO و BBO are used. The results show that the propeller with 5 or 6 blades with rotation speeds between 180 to 190 RPM will have the best performance in the tradeoff between efficiency and cavitation. Results indicate the improvement of 2.4 percent in efficiency and 21dB reduction in cavitation level

کلیدواژه‌ها [English]

  • Marine Propeller
  • Meta-heuristic Algorithm
  • SMA
  • Cavitation
  • Efficiency