تحلیل عددی نیروهای آیرودینامیکی وارد بر یک شناور تندرو سرشی تک بدنه در محدوده سرعت 40 تا 100 نات و زوایای تریم مختلف

نوع مقاله: کوتاه

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

هر چند که در فرایند طراحی کشتی ها بیشترین توجه به محاسبه نیروهای مقاومت در آب می شود لیکن برای شناورهای سرشی که حین حرکت کمترین میزان آبخور دینامیکی را دارند عمده ارتفاع بدنه در معرض جریان هوا قرار می گیرد و خصوصا اگر سرعت های این نوع شناورها ‌بالاتر از حدود 40 نات باشد، سهم نیروها و بارهای آیرودینامیکی وارد بر بدنه قابل توجه بوده و قابل صرفنظر نمی باشند. بنابراین طراحی فرم بدنه رو سازه (سوپر استراکچر) ازنظر آیرودینامیکی برای شناورهای تندرو مهم خواهد بود. در این مقاله با استفاده از روش‌ دینامیک سیالات عددی، میدان جریان آیرودینامیک حول یک شناور تندرو برای دامنه سرعت 40 تا 100 نات حل عددی شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال به همراه مدل توربولاسی و گذار SST Transition حل عددی شده است. نیروی لیفت آیرودینامیکی، درگ، خطوط جریان، نواحی جدایش و گردابه های ایجادشده در اطراف شناور و توزیع فشار از خروجی های این تحلیل بوده و در نهایت توان اتلافی توسط نیروی درگ آیرودینامیکی مشخص شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical analysis of aerodynamics for a mono-hull high speed planning vessel in the range of 40 to 100 Knots and different trim angles

نویسندگان [English]

  • M Salari 1
  • M Panahande 2
چکیده [English]

Although, calculating of the hydrodynamic resistance is an important activity in design process of conventional ships, but for the planning vessels that usually has a minimum draft in planning phase and most of the vessel's body is subjected to the wind flows and the aerodynamics can not be neglected. it is more important for the vessels are moving at higher speeds than about 40 knots. At these cases, form design of the vessel’s superstructure would be important. At this paper, using the computational fluid dynamics the aerodynamic flow about a monohull planning hull in the range of 40 to 100 knots are simulated numerically. The governing equations of mass and momentum conversations and the SST –Transition turbulence model are utilized. Aerodynamic loading such as the lift and drag forces and the aerodynamic’s lost of power are calculated and the contours of pressure and flow fields are also presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High speed vessels
  • Numerical analysis
  • Vessel's Aerodynamics
[1]    امینی ماند محله، ح، " بررسی تأثیر فرم بدنه بر عملکرد شناورهای پلنینگ"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف، 1381.

[2]   Savitsky D. and L. gore J., "Re-Evaluation of the planning Hull form", journal Hydronautics, vol. 14, no. 2,pp. 34-47, April 1980.

[3]   B Mc kesson C., "Hull Form and propulsor Technology for High Speed Sealift", john j. Mc Mullen Associates, Inc. ( JJMA), February 1998.

[4]    Savitsky D., "planning craft" naval Engineers journal, pp. 113-125, 1985

[5]   Savitsky , D., 1964,  "Hydrodynamic design of planning hulls" , Marine Technology.

[6]   Savitsky , D. and neidinger , J . W. 1954,  "Wetted area and center of pressure of planning surfaces at very low speed coefficients", Davidson laboratory, stevens institute of technology, Hoboken , NJ,report No.493 .

[7]   Clement , E.P., and blount, D.L., 2003, "A configoration for a steped planing boat having minimum drag.".ITTC Recomnded 2002 (for  HSC model tests).

[8]   Clement,E.P.,and koelbel , J.G, Jr., 1991, "Effects of step design on the perfprmance of planning motorboats", Fourth biennial power boat symposium . SE sect.,SNAME.

[9]    Doctors LJ. "Representation of planing surface by finite pressure elements", Proceeding of the Fifth Australian Conference on Hydraulics and Fluid Mechanics, New Zealand, 1974.

[10]           Faltinsen, O.M., "Hydrodynamics of high-speed marine vehicles", New York, Cambridge University Press, 2005.

[11]سیف، محمد سعید, "بررسی حرکات طولی شناورهای پروازی در امواج نامنظم"، یازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، 1388.

[12]سیف، م.س، شعبانی، ب، عسکری، م، "مدلسازی تجربی و عددی یک شناور تندروی پروازی"، هفتمین همایش ملی صنایع دریایی ، تهران، 1384.

[13]           Ghassemi, H., Kamarlouei, M. and Taj Golah Veysi, S. "A Hydrodynamic Methodology And CFD Analysis For Performance Prediction Of Stepped Planing Hulls." Polish Maritime Research 22.2 (2015): 23-31.

[14]  شاهرخی،م: " مقایسه انواع مدل‌های توربولانس در جریان‌های آشفته". چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تهران، اردیبهشت 1387.

 

[15]           Menter, Florian R., "A correlation-based transition model using local variables- part I: model formulation", Journal of turbo machinery 128.3 (2006): 413-422.

[16]           Hucho, W. H. , "Aerodynamics of road vehicles, Society of Automotive Engineers Inc", 1998

[17]           Hussain H. " An investigation on the aerodynamic harahteristics of 2D airfoil in ground collision", Journal of Engineering Science and Technology ,Vol. 6, No. 3 (2011) 369 – 3