Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad reza Zamani foroshani,Ahmad-Reza Azimian
احمدرضا زمانی فروشانی (استاد مشاور) احمدرضا عظیمیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mohammad Hasheminejad
سیدمحمد هاشمی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Numerical Investigation of Flow around a Marine Contra- Rotating Propellers (CRP)
Among the marine propulsion systems Contra-Rotating Propellers (CRP) are one of the systems with highest efficiency. The Contra-Rotating Propellers principle, comprising two coaxial propellers sited one behind the other and rotating in opposite directions.Because of two propeller configuration, Contra-Rotating Propellers posses a capability for balancing the torque reaction from the propulsur which is an important matter for torpedo and other similar propulsion problems.In this study, flow around a Contra-Rotating Propellers system is simulated using FLUENT code and then its hydrodynamic performance is investigated. This investigation contains three parts that in each one of those effect of a specific parameter on the hydrodynamics of a Contra-Rotating Propellers system is investigated. First, flow around a Contra-Rotating Propellers system with the same geometry and angular velocity for both of fore and aft propellers are investigated and hydrodynamics performances including efficiency, thrust and torque coefficients are obtained at a wide range of advance ratios. The flow simulation was done for two similar five-bladed propellers. The diameters of both propellers were 2 meters and several different spaces between the two propellers from 0.2D (Diameter) to 1D were selected. At the second part, the effect of the rotaion ratio of two propellers on the hydrodynamics performance is investigated. In the both cases, simulations were done at the open water conditions. In this condition calculation is done based on a uniform inlet velocity.Finally, hydrodynamics performance of the Contra-Rotating Propellers system in open water condition is compared with the results obtained when the Contra-Rotating Propellers system was located behind hull of the submarine. In this case, due to effect of hull and control surfaces of submarine, inlet flow to the propeller system was non- uniform.Results show that by reducing the distance between two peopellers, a slitgh reduction in thrust and efficiency was observed but by more distance decreasing these coefficients were increased. Also, the thrust distribution indicated that the lower %20 of each blade has the minimum portion and the upper %40 has the maximum. In addition, by increasing the rotation ratio, the suction effect due to the aft propeller on the fore propeller increases. Also, by increasing the rotation ratio disturbance will shift to the lower advanced ratios.In non- uniform case, investigations showed that the hydrodynamics coefficients are higher than those were obtained for open water condition, provided the applied velocity for open water condition equals with the submarine velocity. Key words: Contra- Rotating Propellers, Hydrpdynamics performance, Open water, Non- uniform, Distance, Rotation ratio
در بین سیستم های رانش دریایی می‌توان از سیستم دو پروانه‌ای با چرخش معکوس به عنوان یکی از پربازده‌ترین انواع سیستم پروانه‌ای اشاره کرد که علاوه بر ایجاد تراست بیشتر، موجب بهبود مصرف انرژی و‌ تعادل عکس العمل گشتاور ناشی از سیستم پیش برنده در شناورهای زیر‌سطحی و اژدرها می‌شود. در کار حاضر، با استفاده از یک نرم افزار تجاری، به حل عددی و بررسی جریان لزج تراکم ناپذیر اطراف یک سیستم دو پروانه‌ای با چرخش معکوس ، شامل دو پروانه یکسان و پنج پره، پرداخته شده است و مشخصات عملکردی آن شامل ضرایب تراست، گشتاور و بازدهی حاصل از دوران پروانه‌ها بررسی شده است. در این تحلیل از روش مش لغزان و به صورت غیر دائم برای یک شبکه بی سازمان که اطراف پروانه ها توزیع شده است استفاده گردید. در این مطالعه ابتدا تاثیر فاصله دو پروانه در مشخصات عملکردی برای دو پروانه باسرعت دورانی یکسان و در شرایط ورودی جریان یکنواخت (شرایط آب باز) مورد بررسی قرار گرفت. سپس تاثیر نسبت دوران دو پروانه نسبت به یکدیگر بر روی مشخصات عملکردی سیستم برای یک فاصله بین پروانه‌ای معین و در شرایط آب باز بررسی شد و در پایان مقایسه‌ای بین عملکرد سیستم در دو حالت آب باز و حالت جریان ورودی غیر یکنواخت ناشی از یک شناور زیرسطحی ارائه شده است. نتایج حاصل شده نشان دادندکه با کاهش فاصله بین دو پروانه بطور کلی گشتاور اعمال شده به بدنه کاهش می‌یابد ولی ضرایب نیروی تراست و بازدهی با کاهش فاصله ابتدا کاهش و سپس افزایش می‌یابند. بررسی توزیع نیروی محوری تولید شده در طول شعاع پره‌ها نشان داد که 20% ابتدایی و پایینی هر دو پروانه کمترین سهم را دارد و همچنین 40% خارجی آنها بیشترین سهم را در تولید نیروی محوری یر عهده دارند. در تحلیل اثر نسبت چرخش نیز معین شد با افزایش نسبت چرخش و اثر القایی پروانه پشتی بر پروانه جلویی نیز افزایش می‌یابد تا جایی که در چرخش پروانه جلویی اختلال ایجاد می‌کند و باعث افت بازدهی سیستم می‌شود. همچنین با افزایش نسبت چرخش، شروع این اختلال به سمت بارگذاری سنگینتر( ضریب پیشروی پایین تر) حرکت می‌کند. بررسی جریان اطراف سیستم در جریان غیر یکنواخت حاصل از یک شناور زیرسطحی در یک سرعت مشخص نشان می‌دهد که ضرایب هیدرودینامیکی در این حالت از ضرایب متناظر در حالت آب باز معادل با سرعت شناور بیشتر هستند. برای جریان غیر یکنواخت روند توزیع نیرو تقریباً نسبت به حالت آب باز یکسان است. همچنین در مقاطع بالایی پره کاهش درصد نیروی محوری برای جریان غیر یکنواخت نسبت به حالت آب باز، برای هر دو پروانه جلویی و پشتی، وجود دارد. این در حالی است که در مقاطع پایینی درصد نیروی محوری برای جریان غیریکنواخت افزایش می‌یابد که البته این تغییرات ناچیز و به علت ساختارپروفیل سرعت در جریان غیر یکنواخت است. کلمات کلیدی: سیستم دوپروانه‌ای با چرخش معکوس، ضرایب هیدرودینامیکی، شرط آب باز، شرط غیریکنواخت، فاصله بین دو پروانه، نسبت چرخش دو پروانه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی