‌شبیه‌سازی عددی مقاومت و تریم یک شناور تندرو بدنه پروازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه علوم و فنون خرمشهر

2 خرمشهر، بلوار علی ابن ابیطالب(ع)، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، دانشکده مهندسی دریا

10.22113/jmst.2020.219383.2352

چکیده

در دهه اخیر استفاده از شناورهای بدنه پروازی به علت عملکرد مناسب در سرعت‌های بالا در بخش های تجاری و نظامی بسیار گسترده شده است. به دلیل پیچیده ‌بودن رفتار شناورهای بدنه پروازی، تحلیل عملکرد هیدرودینامیکی آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. دینامیک سیالات محاسباتی ابزاری موثر و کارآمد برای تحلیل‌های عددی هیدرودینامیک شناورهای تندرو محسوب می‌گردد. در این تحقیق عملکرد هیدرودینامیکی یک شناور تندرو از سری فرم بدنه ناپل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و حل عددی معادلات متوسط‌گیری شده ناویر-استوکس (RANS) مورد بررسی قرار گرفته است. این شبیه‌سازی به صورت سه‌بعدی، با درنظرگرفتن اثر سطح آزاد و جریان توربولانسی انجام شده ‌است. برای محاسبه مقدار مقاومت و تریم، شناور در حالت دو درجه‌ی آزادی درنظر گرفته شده ‌است. همچنین با استفاده از حلگر شش درجه آزادی و با استفاده از مش‌های دینامیکی، معادلات دینامیک جسم صلب با معادلات حاکم بر سیال کوپل شده ‌است. شبیه‌سازی‌های عددی برای محاسبه مقاومت این شناور در محدوده اعداد رینولدز بزرگتر از 106 × 5/3 و در محدوده اعداد فرود 52/0 تا 65/1 صورت پذیرفته و با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی گردیده ‌است. مقایسه نتایج عددی و تجربی نشان می‌دهد که مقدار خطای متوسط برای مقاومت و تریم شناور به ترتیب کمتر از 3 درصد و 9 درصد است که دقت روش RANS را تایید می نماید. همچنین الگوی موج‌ و میدان ویک در پشت شناور مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات