Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,AliAkbar AlemRajabi
احمد صداقت (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Ansaripoor
محمدحسین انصاری پورجرم افشاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

An experimental and numerical investigation of the usage of air amplifier as a marine thruster
Nowadays, air amplifier is used as a blower or sucker in different branches of industry. With the advent of some compressed air into this device, air pressure greatly decreases and its velocity increases, leading to suction of a great volume of air (up to 20 times of the volume of the consumed air) into the device and under the influence of the Coanda effect exits from the other side. If this device can function similarly in water, it could be used as a marine thruster system with many advantages. Among the most important of these advantages are as fallow: it only needs a pump not a power plant to drive the marine system. There would be much flexibility in the placement of the pump in the marine vehicle. Moreover Power Transmission between the power plant and the propulsion system and also the problem of sealing of the Power Transmission shaft will be omitted. It is expected that this new propulsion system to produce much lower noise. It also would need much less maintenance effort. On top of these advantages is the enhanced manoeuvrability of the marine system. Finally, it has no rotating vane; therefore hazard of collision with external objects reduces. In this research, application of this device as a marine thruster was studied. To accomplish this, effect of a few parameters on its performance was investigated experimentally. The independent variables in conducting this investigation include the size of gap and rate of water flow into it. The dependent variable is the thrusting force developed by the device. The experiment was conducted for 9 different gap intervals and five different flow rates. Subsequently, in the second phase of the project, a numerical model of the air amplifier was developed and its performance in water was simulated using the Fluent software. Afterwards, the results obtained from the numerical modeling were compared with those of the experimental data. A rather close agreement was observed between them. It was concluded that numerical modeling of such systems can be done accurately and results obtained from such simulation may be considered as reliable. The findings of this study demonstrated that the air amplifier performs to a great extent similarly in water and air. The flow rate sucked in can be as great as 145 times the flow rate pumped in to the device. The results show that there is an optimum gap for the device at which its thrust per unit consumed energy is a maximum. Moreover, the optimum thrust force per unit consumed power for this device was 0.15 Newton per watt which is comparable with those of propellers (i.e. 0.15 to 0.2). This demonstrates that this device can compete with other thrusting systems. Key words: Air amplifier? thrust force? numerical? experimental, water, noise
دستگاه افزاینده هوا به عنوان دمنده یا مکنده هوا ، امروزه در بخش های مختلف صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. با ورود مقداری هوای فشرده به دستگاه و عبور از شکاف? فشار هوا به شدت افت کرده و سرعت آن افزایش می یابد. این کار باعث مکش حجم زیادی از هوا (تا 20 برابر حجم هوای مصرفی) به درون دستگاه شده و تحت تاثیر اثر کواندا از سمت دیگر آن خارج می شود. اگر دستگاه در آب نیز مانند هوا عمل کند? مزایای زیادی به عنوان سیستم رانش در شناورها خواهد داشت. از میان مهمترین این مزایا می توان به چند مورد آن اشاره کرد: امکان انتقال موتور محرکه شناور به هر نقطه دلخواه در درون شناور فراهم می شود، به علاوه سیستم انتقال قدرت میان موتور و سیستم رانش و مشکل آب بندی شفت انتقال قدرت از میان خواهد رفت. از طرفی به دلیل استفاده از حجم زیادی از آب برای ایجاد نیروی رانش بدون آن که مقدار مومنتوم وارد شده به آب افزایش یابد? صدای تولیدی بسیار کم می شود که در کاربردهای نظامی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین به دلیل سادگی این دستگاه، تعمیر و نگهداری آن در مقایسه با سایر سیستم های مشابه آسان تر است و امکان حذف سکان برای تغییر جهت شناور وجود دارد. این کار قدرت مانورپذیری را به شدت افزایش می دهد. در نهایت به علت حذف قطعه دوران کننده خارجی? خطر برخورد با اجسام خارجی وجود ندارد. در این تحقیق این دستگاه در کاربرد آبی مورد بررسی قرار گرفته تا امکان استفاده از آن به عنوان سیستم پیش رانش در شناورها ارزیابی گردد. به این منظور در قدم اول یک دستگاه افزاینده هوا تهیه شده و به کمک یک برنامه آزمایشگاهی تعدادی از پارامترهای موثر در عملکرد آن ، در آب بررسی شد. متغییرهای مستقل در انجام آزمایش شامل اندازه شکاف دستگاه و دبی آب ورودی به آن و متغییر مستقل نیروی رانش تولید شده توسط دستگاه بود. آزمایش برای 9 اندازه شکاف متفاوت با تغییر دبی در 5 مرحله انجام شد. سپس در قدم دوم، مدل عددی دقیقی از دستگاه افزاینده هوا تهیه و عملکرد آن در آب به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده از داده های تجربی با داده های عددی مقایسه و انطباق نسبتا دقیقی میان آن ها به دست آمد. از این پس می توان با اطمینان به حل عددی و بدون نیاز به صرف وقت و هزینه بالا? تحقیقات بعدی برای شناخت هرچه بهتر عملکرد این دستگاه را انجام داد. نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد دستگاه افزاینده هوا تا حد زیادی در آب و هوا مشابه بوده و تا 15 برابر دبی آب پمپ شده را به داخل دستگاه مکش می کند. از طرفی مناسب ترین اندازه شکاف برای عملکرد دستگاه به منظور تولید بیشترین نیروی رانش با کمترین مصرف انرژی به دست آمد. همچنین نسبت نیروی رانش به توان مصرف شده در این وسیله در بهترین حالت در حدود 15/0 نیوتن بر وات بود. این نسبت در پروانه ها بین 15/0 تا 2/0 است که نشان می دهد این سیستم قابلیت رقابت با سایر سیستم های رانش را دارا می باشد. کلمات کلیدی : افزاینده هوا - پیش رانش در آب - عملکرد آبی - شبیه سازی عملکرد - آزمایش عملکرد - نویز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی