بررسی عددی اثر زاویه خیزکف در مرکز جرم و وزنهای مختلف بر روی یک نوع شناور پروازی تک پله ای

شناورهای تندروی پروازی به دلیل توانایی در دستیابی به سرعت های بالا و کاهش مقاومت هیدرودینامیکی، جایگاه ویژه ای در صنایع دریایی یافته اند. در این پژوهش تاثیر تغییرات انحنای کیل بر عملکرد هیدرودینامیکی بدنه یک نوع شناور تندروی پروازی مورد بررسی قرار گرفته است. این پژوهش با فرض سیال تراکم ناپذیر و جریان لزج بدون اختلاط دو فاز آب و هوا انجام شده است. حل عددی بر پایه معادلات ناویر استوکس میانگین گیری شده رینولدز و مدل آشفتگی k-ω SST صورت گرفته است. برای مدل سازی سطح آزاد و تعامل دو فاز از روش حجم سیال (VOF) استفاده شده و جهت مدل کردن حرکت دو درجه آزادی از مدل شش درجه آزادی استفاده گردیده است. هدف اصلی تحلیل نقش زاویه خیزکف (Deadrise) در کاهش نیروی پسا و بهینه سازی رفتار هیدرودینامیکی شناور می باشد. به عنوان مرحله آغازین، ارزیابی دقت شبیه سازی حاضر بر روی شناور تندرو فریدسما انجام گردید. برای دستیابی به عملکرد بهینه ابتدا فرم های مختلف زاویه خیزکف بدنه ارزیابی شدند و مناسب ترین فرم از نظر رفتار هیدرودینامیکی در محدوده سرعت هامپ انتخاب گردید. سپس شبیه سازی های عددی با تغییر زاویه خیزکف برای بدست آوردن انحنای بهینه و با در نظر گرفتن چند حالت وزنی و مرکز جرم مختلف انجام شده است. از دستاوردهای مقاله این است که مدل دارای کیل با انحنای =۱ و زاویه خیزکف مدل ۸ را در شرایط آب بدون موج به عنوان گزینه مناسب تر در نظر گرفت؛ زیرا در این حالت مقدار نیروی پسا به کمترین حد خود می رسد و در سرعت مربوط به پدیده هامپ حدود ۲۷ درصد کاهش نسبت به حالت اولیه مشاهده می شود. همچنین زاویه خیزکف بهینه را در جرم ۱۹۰۰ کیلوگرم در موقعیت ۰.۳ = xcg انتخاب شد که باعث می شود شناور زودتر وارد حالت پروازی شود و رفتار هیدرودینامیکی مطلوب تری از خود نشان دهد.

کلیدواژه ها:

انحنای کیل ، بارهای هیدرودینامیکی شناور تندروی پروازی ، سرعت هامپ ، کاهش نیروی پسا ، زاویه خیز کف ، حالت وزنی ، مرکز جرم