شبیه سازی عددی منحنی عملکرد و دنباله دائم جریان یک پروانه دریایی با استفاده از اوپن فوم

در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی منحنی عملکرد و مدل سازی میدان دائم دنباله جریان یک پروانه دریایی مورد مطالعه قرار گرفته است. حل با استفاده از نرم افزار متن باز اوپن فوم و حلگر دائم و تراکم ناپذیر سیمپل فوم انجام شده است. گرادیان ها از الگوریتم خطی گاوس محاسبه شده و معادله فشار با استفاده از روش چند شبکه ای حل شده اند. در این پژوهش، شبیه سازی منحنی عملکرد پروانه در کل بازه عملکردی انجام شده و اثر استفاده از دو مدل اغتشاشی Realizable-k-ε و k-ε-v^۲-f بر نتایج بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که استفاده از مدل دو معادله ای در تمامی حالت ها، بجز ناحیه نزدیک به حالت بولارد، تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. در این حالت، زاویه حمله جریان ورودی به پروانه به شدت افزایش یافته و مدل دو معادله ای ضریب تراست را با ۲۴% خطا پیش بینی می کند، درحالی که استفاده از مدل چهار معادله ای بهبود چشمگیری در نتایج ایجاد کرده و خطا را به ۵% کاهش می دهد. در حل عددی، دنباله جریان در مقاطع مختلف طولی و شعاعی بررسی شده است که همخوانی خوبی با نتایج تجربی موجود نشان می دهد. بررسی جریان در ناحیه ویک نشان می دهد که رفتار مقطع طولی پائین دست مشابه مقطع بالادست بوده اما بازه تغییرات آن کمتر است. همچنین، بخاطر چرخشی بودن جریان پشت پروانه، مکان زاویه ای نقاط اکسترمم مولفه های ویک، دوران می کند. همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که در نزدیکی ناحیه گردابه نوک پره، تغییرات مولفه سرعت محوری ویک بسیار شدید بوده و سهم مولفه های محوری و مماسی سرعت در خارج از این ناحیه، ناچیز است.

کلیدواژه ها:

Propeller ، Thrust Coefficient ، characteristic chart ، Wake flow simulation ، OpenFoam ، پروانه ، ضریب تراست ، منحنی عملکرد ، شبیه سازی دنباله جریان ، اوپن فوم