ارزيابي توانمندي روش شبكه متحرك براي تحليل هيدروديناميكي شناور پروازي تك پله اي

Capability Evaluation of Morphing Mesh Approach for Hydrodynamic Analysis of One stepped planing craft

بكارگيري پله در كف بدنه شناورهاي تندرو پروازي مي‌تواند منجر به كاهش مقاومت شود. علاوه بر اين، با استفاده از پله، كارايي بدنه-هاي پروازي در آب مواج بهبود خواهد يافت زيرا نيروي ليفت در سرتاسر كف بدنه توزيع شده كه مي‌تواند منجر به پايداري پورپويزينگ در امواج گردد. در اين مقاله، جريان سيال سه بعدي اطراف بدنه پله دار شبيه سازي مي‌شود. معادلات حاكم با استفاده از روش حجم محدود در تركيب روش حجم سيال حل مي‌شوند. همچنين، در شبيه سازي ارائه شده، بدنه داراي دو درجه آزادي سينكيج و تريم ديناميكي مي‌باشد. بنابراين، يك حلگر اندركنش ديناميكي جسم و سيال بر اساس روش مش مورفينگ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در طي فرايند حل عددي دامنه محاسباتي ثابت مي‌ماند و شبكه‌بندي اطراف بدنه شروع به جابجايي مي‌كند. نتايج بدست آمده براي مقاومت، سينكيج و تريم ديناميكي، طول خيس چاين و طول خيس كيل بدنه پله‌دار در سرعت‌هاي مختلف با نتايج آزمايشگاهي موجود مقايسه و اعتبارسنجي شده‌اند. همچنين، راجع به طول خشك پس از پله و تغييرات زاويه خط اسپري در سرعت‌هاي مختلف بحث شده است. نتايج بدست آمده بيانگر آن است كه مدل عددي ارائه شده را مي‌توان براي طراحي بهينه شناورهاي پروازي پله‌دار مورد استفاده قرار داد.

Implementation of bottom step in high speed planing hulls can lead to resistance reduction. Moreover, by using step, rough water performance of planing hulls will improve because the lift force is distributed over the hull bottom which can lead to porpoising stability in waves. In this paper, three dimensional fluid flows around a stepped hull is simulated. The governing equations is solved by finite volume method in conjunction with volume of fluid. Free surface flow and the complexity related to the flow separation from step have been thoroughly investigated. Moreover, in the presented simulation, hull has two degrees of freedom in sinkage and dynamic trim. Therefore, dynamic fluid-body interaction (DFBI) solver based on the mesh morphing approach is utilized. In process of numerical solution, computational domain is fixed and the mesh around the hull is moved. The obtained results for the resistance, dynamic trim and sinkage, Chine wetted length and keel wetted length of stepped hull, at different velocities, have been compared and validated against available experimental data. Also, dry length after step and stagnation line variations in various velocities is discussed. The obtained results indicate that the proposed numerical model can be used for optimal design of stepped hulls.