بررسی ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه با استفاده از تحلیل عددی سیال-سازه (FSI)

ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه، یکی از مباحث مهم در طراحی سازه شناور است. در صورت عدم توجه به این مساله و قرار گیری سوپراستراکچر در قسمت انتهایی شناور، ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه می تواند مشکلاتی را برای خدمه و افراد ایجاد نماید .همچنین ارتعاشات ناشی از پروانه باعث سر و صدا و همچنین کاهش عمر ماشینآلات موجود در موتورخانه و قسمت انتهایی شناور می‎گردد. در این مقاله ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه، با استفاده از تحلیل عددی سیال سازه روی یک شناور تجاری مورد بررسی قرار گرفته و به بررسی نتایج آن پرداخته شده است. ابتدا برای شناور با توجه به هندسه و شرایط، پروانهای مناسب انتخاب شده و حل عددی جریان سیال برای سرعت های مختلف شناور و سرعت دورانی پروانه انجام گرفته است. سپس سازه شناور بر اساس استاندارد، طراحی شده و جز بندی آن با استفاده از جزء محدود صفحه ای انجام گرفته است. توزیع فشار روی پروانه و بدنه که از حل عددی جریان سیال به دست آمده است در تحلیل سازه، به سازه شناور اعمال گشته و سازه شناور در اثر بارگذاری هارمونیک ناشی از دوران پروانه ، بررسی شده است . تحلیل مودال سازه شناور نیز انجام گرفته و سپس نتایج تحلیل آن، در یک محدوده فرکانسی شامل فرکانس های طبیعی که می تواند در حالت ها و سرعت های مختلف دورانی پروانه به وجود آید، استخراج شده است. نتایج نشان می دهد که در بعضی از سرعت های دورانی پروانه، فرکانس تحریک در سرعت دورانی مربوطه می تواند منجر به تشدید ارتعاش و افزایش دامنه ارتعاش گردد . نتایج با محدوده مجاز استاندارد مقایسه شده و نشان می دهد که میتوان با دقت در انتخاب پروانه و محدوده سرعت دورانی مجاز و بهینه سازی و اصلاح سازه شرایط را جهت قرارگیری ارتعاشات در محدوده مجاز فراهم نمود.

کلیدواژه ها:

ارتعاشات اجباری ، تحلیل سیال- سازه ، آنالیز مودال ، سرعت دورانی پروانه