Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad-Reza Azimian
احمدرضا عظیمیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Jalilvand
رضا جلیلوند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Investigation of control surfaces effects on the marine propeller performance
Today, Submarines have many applications in military activities, oil explorations and oceanography. Prediction of hydrodynamic forces exerting on a submarine, to dynamically control it and to select propulsion system, is one of the important problems in the submarine design. In the present work, viscous, incompressible and turbulent flow around an underwater body is simulated by means of a commercial code which is using finite volume methods. The flow is supposed to be steady and numerical solution of the flow is performed using an unstructured grid with 2800000 cells. In this simulation, the hydrodynamic coefficient of the forces acting on the submarine is estimated in for velocities ranging from 1 m/s to 8.24 m/s and flow angle of attack changes from -12 to +12 degrees. Results of the present work are in good agreement with the results of a marine research center. It shows that submarine drag coefficient in zero angle of attack, decreases when Reynolds number increases and submarine lift coefficient in a constant velocity, increases with an increase in angle of attack. Investigation of flow in the stern region of the submarine shows that fraction wake has a 15% reduction with increasing submarine velocity. Next, flow around a 5-blaeded-propeller is simulated using sliding mesh with unsteady flow consideration. The grid system used for this part consists of 540000 cells that are distributed around the propeller using an unstructured scheme. Simulation is done with two different conditions at the inlet of the submarine propeller. In the first case a uniform inlet flow is used. In the second case the non-uniform flow at the submarine stern which was obtained from our pervious run were used. Results show a good agreement with the results obtained from Boundary Element method and also it shows that the thrust and torque coefficients acting on the propeller decrease with increasing the advance ratio. Study of thrust distribution in the radial directions of the blades reveals that at the outer 40% of the propeller there is about 63.8 percent of generated thrust while at the inner 20% there is only 3.8 percent of the generated thrust. Comparison of the results obtained from a uniform inlet velocity distribution with a non-uniform velocity distribution shows that the hydrodynamic coefficients in the later case are higher than the former one
شناورهای زیردریایی امروزه کاربرد فراوانی در عملیات نظامی، کشف منابع نفتی، دریاشناسی و غیره دارند. پیش بینی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر شناور، به منظور کنترل دینامیکی آن و سپس انتخاب سیستم جلوبرندگی، جزء نیازهای اساسی طراحی شناور می باشد. در کار حاضر ابتدا جریان لزج، ترکم ناپذیر و مغشوش اطراف یک شناور زیر آبی با استفاده از یک نرم افزار تجاری و از روش حجم محدود مورد بررسی قرار گرفته است. جریان به صورت دائم فرض شده وحل عددی جریان با استفاده از یک شبکه بی سازمان، متشکل از 2800000 سلول انجام گرفته است. در این شبیه سازی ضرایب هیدرودینامیکی نیروهای وارد بر شناور در حرکت آن با سرعتهای مختلف در بازه 1 تا 24/8 متر بر ثانیه و همچنین بر حسب تغییر زاویه حمله جریان از 12- تا 12+ درجه، برآورد شده است. نتایج بدست آمده از کار حاضر که توافق خوبی با نتایج گزارش شده از یک مرکز پژوهشی دریایی دارند، نشان می دهند که ضریب درگ شناور در زاویه حمله صفر با افزایش عدد رینولدز جریان کاهش می یابد و ضریب لیفت شناور در یک سرعت ثابت با افزایش مقدار زاویه حمله، افزایش می یابد. بررسی میدان جریان در انتهای شناور نشان می دهد که فاکتور دنباله که بیانگر میزان کاهش سرعت متوسط سیال در انتهای شناور می باشد، با افزایش سرعت شناور در بازه سرعت مورد بررسی در حدود 15% کاهش می یابد. در بخش بعدی جریان اطراف یک پروانه پنج پره ای با استفاده از روش مش لغزان و به صورت غیر دائم مورد تحلیل قرار گرفته است. شبکه تولید شده در این بخش شامل 540000 سلول است که به صورت بی سازمان در اطراف پروانه توزیع شده است. این شبیه سازی در دو حالت ورودی مختلف انجام گرفته است. درحالت اول جریان ورودی به صورت یکنواخت اعمال می شود ( شرایط آب باز) و در حالت دوم جریان غیریکنواخت انتهای شناور که از قسمت قبل بدست آمده است به عنوان ورودی پروانه در نظر گرفته می شود. نتایج بدست آمده از کار حاضرکه از تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش المان مرزی برخوردار است، نشان می دهند که ضرایب نیروی محوری و گشتاور وارد بر پروانه با افزایش ضریب پیشروی کاهش می یابند. بررسی توزیع نیروی محوری تولید شده در طول شعاع پره ها نشان می دهد، 40% خارجی پروانه بیشترین سهم را در تولید نیروی محوری بر عهده دارد و این در حالی است که 20% ابتدایی پروانه کمترین سهم را داراست. بررسی جریان اطراف پروانه در جریان غیر یکنواخت حاصل شده از حرکت شناور در یک سرعت مشخص نشان می دهد که ضرایب هیدرودینامیکی پروانه در این حالت بیشتر از ضرایب متناظر در جریان یکنواختی معادل با سرعت شناور می باشند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی