whatsapp call admin

مقاله مقایسه میزان درگ و رفتار جریان اطراف پروانه شناور در حالت قفل و آزاد

word قابل ویرایش
10 صفحه
10700 تومان
107,000 ریال – خرید و دانلود

مقایسه میزان درگ و رفتار جریان اطراف پروانه شناور در حالت قفل و آزاد

چکیده

در این مقاله بررسی رفتار جریان در اطراف پروانه در حالت قفل که پروانه چرخشی ندارد و حالت آزاد که بصورت هرز گرد می چرخد

مورد بررسی قرار گرفته است. میزان درگ تولیدی در هر دو حالت بررسی، تحلیل و مقایسه شده است. جهت بررسی نتایج بدست آمده از دو پروانه استاندارد DTMB4119 و HSP استفاده شده است. بر اساس داده های بدست آمده بیشترین افزایش درگ حدود ۸۰ درصد

افزایش درگ پروانه در حالت قفل نسبت به حالت آزاد می باشد که با ارائه راهکارهای مختلف در حالت شناور با سرعت کم و هنگام توقف شناور می تواند مورد استفاده قرار گیرد. هنگامی که رونده در سرعت پائین در حال حرکت است و موتور پروانه خاموش میباشد بررسی رفت قفل و آزاد بودن پروانه و میزان درگ از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.

کلمات کلیدی: پروانه قفل و آزاد ، درگ .

مقدمه

بررسی رفتار جریان سیال اطراف پروانه شناورهای دریایی در علم هیدرودینامیک از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. به هنگام پهلوگیری در شناورهای سطحی و عدم حرکت(غوطهوری بدون رانش) در شناورهای زیر سطحی رفتار جریان و میزان درگ پروانه در حالت قفل و آزاد بسیار با اهمیت است. در ذیل ابتدا با استفاده از داده های تجربی موجود از پروانه DTMB4119 روند عددی تحلیل پروانه مورد اعتبار سنجی قرار گرفته و در ادامه با استفاده از روش حجم محدود نتایج حاصل از تحلیل پروانه با اسکیو زیاد برای دو حالت قفل و آزاد مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

مدل هندسی طرح و شبکه بکار رفته جهت حل

در شکل ۱ نمای ایزومتریک پروانهها نشان داده شده است(هندسه شامل قسمتهای هاب۱ و مجموعه پره هاست). قطر پروانه DTMB4119 در حدود ۰/۶۶۶ متر است. برای اطلاعات بیشتر در مورد سایر جزئیات هندسه، میتوان به مراجع مرتبط مراجعه نمود.

مرجع مختصات بکار رفته بر روی محور هاب قرار داشته و محل آن درشکل مشخص شده است.

شکل :۱ نمای ایزومتریک هندسه پروانه .

شبکه به کار رفته برای حل عددی جریان

دراین بخش به منظور شبیهسازی جریان حول جسم، شبکه محاسباتی که در حل عددی بکار رفته است توضیح داده خواهد شد. شکل به طور نمادین مرزهای ورودی و خروجی محدوده حل را نسبت به موقعیت قرارگیری جسم نشان میدهد. به منظور اعمال دوران به ناحیه چرخان اطراف جسم، دامنه حل از دو ناحیه تشکیل شده است. یک ناحیه در نزدیکی پروانه کهاصطلاحاً به آن ناحیه چرخان گویند و دیگری ناحیه دوردست است که از مجاورت ناحیه چرخان تا دوردست ادامه دارد . همچنین شبکه بکار رفته در شکل ارائه شده است.

استفاده از شبکه هیبرید و روشهای بهینهسازی شبکه این امکان را فراهم کرده است که بتوان این مسئله را در حالت سه بعدی با حدود دو ملیون و سیصد هزار سلول به طور کامل در محدوده محاسباتی حل کرد. شبکه تولید شده کیفیت بالایی دارد. با توجه به معیار تعریف شده در جدول ۱ میزان کیفیت شبکه بر اساس پیچش۲ سلول نشان داده شده است. در

جدول کیفیت شبکه ایجاد شده از لحاظ پیچش جهت حل مسئله نشان داده شده است. از مقایسه این دو جدول ملاحظه میشود که عمده سلولها در محدوده عالی تا متوسط قرار دارند و بنابراین به لحاظ حل عددی انتظار میرود که همگرایی در روند حل مسئله مطلوب باشد نمودار باقیماندههاتقریباً پس از ۴۰۰-۳۰۰ تکرار به حالت پایدار خود می رسد و از آنجا به بعد این نمودار تغییرات چندانی ندارد.

شکل :۲ شماتیک کلی میدان حل

شکل :۳ نمای شبکه بکار رفته در حل پروانه در ناحیه دوردست و ناحیه چرخان

جد ول :۱ کیفیت سلولها بر اساس پیچش سلول [۱]

جدول:۲ کیفیت سلولهای تولید شده بر رو ی پروانه از لحا ظ پیچش

حداکثر پیچش اتفاق افتاده در شبکه برابر ۰/۹ ۹ است که تعداد بسیار کمی در مقابل حجم شبکه دارد. در شبکه موجود ۹۹/۹۸ درصد کل سلولهای شبکه ایجاد شده در محدوده پیچ ش سلول زیر ۰/۸ واقع شده که دارای کیفیت عالی تا خوب هستند و از این لحاظ کیفیت کل شبکه به لحاظ پیچش مورد تأیید قرار میگیرد. همچنین کیفیت شبکه تولید شده از لحاظ ن سبت منظری سلول ها نیز در ج دول نشان داده شده است.

جدول :۳ کیفیت سلولهای ت لید شده بر روی پروانه از نظر نسبت منظری

در شکل۴شکل شبکه تولید شده بر روی پره ها و در اطراف آن نشان داده شدهاند. در نوک پر ه به دلیل وجود انحنای جسم شبکه ریزتری تولید شده تا این انحنا در حل عددی دیده شود. در شکل ۴ نمای ایزومتریک از شبکه لایه م رزی تولید شده بر روی نوک هاب نیز نشان داده شده است. وجود لایه مرزی باعث میشود تا تراکم شبکه در اطراف دیوارها بیشتر باشد و پروفیل تغییرا ت سرعت در نزدیکی جسم به وضوح دی ده شده و تنش برشی سیال بر روی دیوارها به درستی محاسبه شو د.

شکل:۴ نمای ایزومتریک شبکه تولید شده بر روی پره ها و اطراف آن.

شبکه مورد استفاده در حل عددی ترکیبی از شبکه باسازمان و بدون سازمان استاساساً. میتوان گفت که به غیر از محدوده نزدیک جسم به سبب مدلسازی اثرات لزجت و ملاحظات مدل آشفتگی و همچنین شدید بودن گرادیانهای سرعت و فشار، نیازی به ریزکردن شبکه در بقیه نواحی میدان حل نیست، لذا در تولید شبکه به جهت کاهش هزینه محاسبات در نزدیک جسم، شبکه به صورت باسازمان و در اطراف به صورت بیسازمان تولید شده است .[۲]
همانطور که در شکل دیده میشود شبکه در مجاورت جسم ریزتر شده است. گرادیانهای شدیدتر فشار و سرعت نسبت به نقاط دوردست نیاز به تعداد بیشتر سلول محاسباتی دارند تا بتوانند به درستی مدل شوند بنابراین ابعاد سلول با فاصله آنها تا جسم رابطه مستقیم دارد. به عبارت دیگر از شبکه ریز در مجاورت جسم تا شبکه درشت نقاط دور از جسم تغییر میکند.

شرایط جریان و مشخصات حل

در جدول ۲ شرایط جریان و خواص سیال به طور خلاصه ارائه شده است. بدیهی است که سیال تراکمناپذیر در نظر گرفته شده است.

سرعت خطی و دورانی سیال ثابت و مسائل به صورت پایا حل میشوند. همچنین خواص سیال نیز ثابت فرض شده است.

اصولاً ۴ روش برای شبیه سازی نواحی در حال حرکت وجود دارد:

۱٫ روش : SRF در این روش یک مرجع مختصات را به یک دامنه در حال حرکت متصل میکنند و کل میدان جریان با توجه به آن دستگاه در حال حرکت تعریف میشود. واضح است که جریان سیال غیر دائمی که در یک دستگاه ساکن دیده شود میتواند دائم در نظر گرفته شود.
۲٫ روش ناحیه مرجع چرخان: ۳ بسیاری از مسائل شامل تنها یک یا چند ناحیه دورانی هستند و سایر قسمتها ساکن می-باشند که این مسائل به روش SRF قابل حل نیستند. ۳ مدل زیر برای مسائل چند ناحیهای ارائه شده است:
Multiple Reference Frame (MRF) •
Mixing Plane Model (MPM) •
Sliding Mesh Model (SMM) •

۳ Moving Reference Frame

دو روش اول تقریبی و روش آخر با دقت بسیار عالی جواب میدهد. اما دو روش اول را بصورت دائم و روش آخر را تنها بصورت غیردائم

(گذرا) میتوان شبیه سازی کرد. بدلیل دقت قابل قبول روش MRF و هزینه محاسباتی بسیار کمتر آن در مقایسه با روش SMM در این تحلیل از این مدل استفاده شده است. جزئیات بیشتر مربوط به شبیه سازی نواحی چرخان در منابع مختلف ارائه شده است. در شکل۵ روش های مختلف موجود بصورت شماتیک نشان داده شده است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 10 صفحه
107,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد