شبیه سازی عددی ارتعاشات ناشی از پروانه شناور دریایی با استفاده از تحلیل برهمکنش بین سیال و سازه

ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه شناور دریایی یکی از پیچیده ترین موضوعات مربوط به سیال و سازه و برهمکنش بین آن ها است. در مقاله حاضر، ابتدا شبیه سازی های عددی جریان سیال در اطراف پروانه انجام شده و منحنی های مشخصه عملکرد هیدرودینامیکی پروانه در شرایط آب آزاد برای ضرایب پیشروی مختلف رسم گردیده اند. مشاهده می شود که حداکثر خطای نسبی شبیه سازی های عددی نسبت به داده های آزمایشگاهی در ضرایب پیشروی مختلف حدود ۷ درصد است. سپس شبیه سازی های عددی ارتعاشاتی پروانه جامد انجام می شود. به منظور رسیدن به استقلال نتایج از شبکه محاسباتی، نتایج تحلیل مودال برای محاسبه فرکانس های طبیعی ارتعاشاتی برای پنج شبکه محاسباتی مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده اند. سه جنس مختلف ماده پروانه متداول یعنی برنج، برنز نیکل-آلومینیوم و فولاد ضد زنگ در نظر گرفته شده و نتایج شبیه سازی های عددی ارتعاشاتی از قبیل فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشاتی با استفاده از تحلیل مودال برای این پروانه ها با یکدیگر مقایسه و تحلیل شده اند. به طور کمی، مقادیر فرکانس های طبیعی برای پروانه های از جنس فولاد ضد زنگ و برنز نیکل-آلومینیوم به ترتیب ۳۳ درصد و ۱۴ درصد بیشتر از پروانه از جنس برنج هستند. به بیان دیگر، برنج آسیب پذیرترین و فولاد ضد زنگ مقاوم ترین جنس پروانه در برابر پدیده تشدید است.

کلیدواژه ها:

پروانه شناور دریایی ، ارتعاشات ، برهمکنش بین سیال و سازه (FSI) ، دینامیک سیالات محاسباتی ، روش المان محدود ، تحلیل مودال