Title of article :
Numerical Hydrodynamic Performance of the Stepped Planing Craft and Its Step Height Effect
Author/Authors :
Nourghassemi, H Department of Maritime Engineering Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran , Taghva, H.R Department of Maritime Engineering Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran , Molyneux, D Department of Ocean and Naval Engineering - Memorial University of Newfoundland, St. John’s, Canada , Ghassemi, H Department of Maritime Engineering Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
Abstract :
One of the most efficient methods of reducing drag on planing craft is the use of transverse step on the bottom of a hull. Applying steps on the hull reduces the contact area with water and as a result, it reduces drag of the craft. Planing craft are able to have one or two transverse steps. In this paper, numerical hydrodynamic performance of the stepped planing craft and its step height effect is investigated by making use of finite volume method (FVM). The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are coupled with the standard k- ε turbulence model and volume of fluid equations are solved to simulate transient turbulent free surface flow surrounding the hull by ANSYS-CFX. In order to predict the motion of the craft, equations of two degrees of freedom for rigid body are coupled with governing equations of fluid flow. In order to validate the numerical model presented in this paper, the obtained numerical results are compared with the available experimental data. The numerical results obtained for drag, dynamic trim, rising of center of mass and the pressure distribution on the body at different speeds and different heights of the steps are presented and discussed.
Farsi abstract :
يكي از روش هاي موثرو كارآمد براي كاهش درگ در شناورهاي اسكي استفاده از پله هاي عرضي در كف شناور است. استفاده
از پله باعث كاهش سطح خيس شده بدنه و در نتيجه موجب كاهش درگ مي شود. شناورهاي اسكي مي توانند يك يا دو
پله عرضي داشته باشند. در اين مقاله با روش عددي عمكرد هيدروديناميكي شناور اسكي پله دار و تاثيرارتفاع پله با روش
حجم محدود مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات ناوير استوكس به روش ميانگين گيري رينولدز با مدل آشفتگي
استاندارد k- ε براي شبيه سازي جريان هاي سطح آزاد در اطراف بدنه شناور به كمك نرم افزار انسيس CFX حل شده
است. بمنظور پيشگويي حركت شناور، معادلات حركت دو درجه آزادي با معادلات حاكم كوپل شده اند. جهت معتبرسازي،
محاسبات نتايج عددي بدست آمده با نتايج تجربي مقايسه شده است. نتايج عددي بدست آمده شامل درگ، تريم ديناميكي،
بالا امدن مركز جرم، توزيع فشار روي بدنه در سرعت هاي مختلف و در چند ارتفاع پله ارائه و بحث شده است.
Keywords :
Stepped Planing Craft , Transverse Step Height , Pressure Distribution , Lift and Drag