تحليل پارامتريك هيدروفويل زير سطحي به روش المان مرزي

Parametric Analysis of Subsurface Hydrofoil with Boundary Elements Method

يكي از مهمترين مسائل هيدروديناميك كاربردي بررسي هيدروفويل متحرك در نزديكي سطح آزاد است. در اين مقاله به شبيه سازي جريان حول هيدروفويل در نزديكي سطح آزاد به روش المان مرزي پرداخته شده است. براي شبيه سازي با استفاده از روش المان مرزي، از يك روش تكرار مبتني بر تئوري گرين استفاده شده است. براي اين منظور مسئله به دو قسمت هيدروفويل و سطح آزاد تقسيم شده و اثرات هريك بر ديگري محاسبه مي‌شود و پتانسيل اختلالي روي سطح آزاد و هيدروفويل بدست مي‌آيد. سپس به كمك يك الگوريتم تكرار مقادير پتانسيل‌ها در هر مرحله اصلاح مي‌شوند تا جواب ها به مقادير واقعي همگرا شوند. سپس به وسيله اين پتانسيل‌ها توزيع فشار روي هيدروفويل همچنين منحني موج روي سطح آزاد بدست مي‌آيد. پس از اعتبارسنجي اين روش به بررسي عوامل مختلف روي عملكرد هيدروفويل از قبيل ضخامت و انحناي هيدروفويل، عدد فرود، زاويه حمله و ارتفاع از سطح آزاد و همچنين سهم نيرو هاي برا و پساي حاصل از امواج پرداخته شده است. مشاهده مي‌شود كه نتايج روش المان مرزي با وجود فرض سيال ايده‌آل، با تقريب خوبي، عملكرد جريان را پيش بيني مي‌كند.

One of the most important issues of applied Hydrodynamics is Analysis of Moving hydrofoil near the free surface. In this paper attention is being paid to the analysis of hydrofoil near the free surface. For this simulation, an iterative method based on Green’s theorem is employed, and the problem is divided to hydrofoil and free surface and the effects on each other is calculated, and then perturbation potential on hydrofoil and free surface are acquired. Next, the values of these potentials are modified with an iterative algorithm until the results converge to real values. Then by having these potentials, Pressure distribution on hydrofoil surface and curve wave on free surface are obtained. Having validated this method, various factors on the hydrofoil performance such as thickness, camber, angle of attack, the Froud number, distance from the free surface, and distance from depth are surveyed. It can be observed that the results of boundary element method with good approximation predict the flow performance. However, the existence of an ideal fluid is assumed