مطالعه عددي تأثير سامانه پيشرانش بر مشخصه هاي آيروديناميكي يك شناور اثر سطحي

Numerical Study of the Propulsion System Effects on the Aerodynamic Characteristics of a WIG Craft

هدف اصلي در اين پژوهش، بررسي عددي تاثير برهمكنش ميان سامانه پيشرانش با بخش هاي اصلي يك شناور اثر سطحي مي باشد. بنابراين، تاثير پارامترهايي نظير زاويه حمله شناور، جهت چرخش سامانه پيشرانش و تغيير مكان افقي و عمودي سامانه پيشرانش بر كيفيت آيروديناميكي وسيله و در نهايت پايداري طولي شناور مطالعه شده است. با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX، الگوريتم سيمپل براي در نظر گرفتن كوپل ميدان سرعت و فشار و همچنين با توجه به وجود جدايش جريان به منظور پيش بيني رفتار آشفتگي، مدل آشفتگي k-ω SST به كار گرفته شده است. اعتبارسنجي روش عددي مورد استفاده در اين پژوهش توسط مقايسه نتايج شبيه سازي و داده هاي تجربي براي يك ملخ سه پره صورت پذيرفته است، كه اين مقايسه بيانگر دقت بالاي روش عددي مورد استفاده است. نتايج نشان مي دهد كه جهت چرخش ملخ تاثير چنداني بر كيفيت آيروديناميكي وسيله نداشته و در زاويه حمله 3 درجه بالاترين كيفيت آيروديناميكي به دست آمده است. همچنين در هنگام نزديك شدن ملخ به خط مركزي شناور، نيروي پساي دم افقي افزايش و نيروي برآ كاهش و در نهايت سبب ناپايداري طولي شناور شده و بالعكس در تغيير مكان عمودي ملخ به سمت پايين، نيروي پساي دم افقي كاهش و نيروي برآ افزايش يافته و پايداري طولي شناور نيز افزايش پيدا كرده است.

The main goal of this research is to study of interaction between the propulsion system and the WIG Craft main parts. Therefore, the effects of some parameters such as the propeller rotation direction and the propulsion system location on the aerodynamic quality of the WIG craft have been studied deeply. Using ANSYS-CFX Software, The SIMPLE algorithm has been utilized to consider the pressure-velocity coupling, additionally the k-ω SST model has been applied as a turbulence model to take the account of the flow separation. The numerical approach is verified by comparing its results with experimental data of a three-blade aerial propeller. These comparisons indicated that there was a good agreement between present numerical results and experimental ones. The results revealed that the propeller rotation direction has no significant effect on the aerodynamic quality of the WIG craft and at α=3o, the highest aerodynamic quality is achieved. Moreover, as the propulsion system approached closer to the WIG craft center line, the drag and lift forces on the horizontal tail are respectively enhanced and decreased, subsequently in this situation the longitudinal stability of the vehicle is decreased; whereas by changing the vertical position of the propulsion system, the drag and lift forces on the horizontal tail are correspondingly reduced and increased, Thus the longitudinal stability of the WIG craft is increased.