بررسي اثر سطح آزاد بر عملكرد هيدروديناميكي پروانه

Investigating the Effect of Free Surface on Hydrodynamic Performance of Propeller

شبيه سازي جريان اطراف پروانه يك مسئله پيچيده سيالاتي مي­ باشد خصوصا وقتي پروانه در نزديك سطح آزاد باشد. در اين تحقيق، اثر عمق­ هاي مختلف، بر رو ي ضريب عملكرد و راندمان يك پروانه سري بي – وگنينگن در نزديك سطح بصورت عددي بررسي شده است. بدين منظور از نرم افزار تجاري انسيس – فلوئنت براي حل ميدان جريان سيال لزج، تراكم ناپذير و دوفازي استفاده شده است. چرخش پروانه براي جريان دايمي بوسيله مدل دستگاه مرجع چرخان و براي جريان گذرا توسط شبكه لغزان مدل سازي شده است. براي مدل سازي جريان مغشوش و شبيه سازي حركت سطح آزاد به ترتيب از مدل k-ωsst و روش حجم سيال استفاده شده است. براي اعتبارسنجي نتايج حل عددي با توجه به عدم دسترسي به نتايج تجربي پروانه در نزديك سطح حل عددي در شرايط آب آزاد انجام شده و ضريب‌هاي عملكردي پروانه محاسبه شده اند. نتايج حاصل از حل عددي نشان مي‌دهد ضريب عملكرد پروانه در عمق‌هاي مختلف با افزايش نسبت‌هاي پيش روي كاهش مي‌يابد.

Simulation of the flow around propeller is a complex fluid flow problem, especially when the propeller is close to free surface. In this study, the effect of different depths on the performance and efficiency of a B-Wageningen series close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose the ANSYS-FLUENT commercial software has been used to solve the viscous, incompressible and two phase flow field. The rotation of the propeller has been implemented using the rotating reference frame model for steady flow and the sliding mesh for unsteady flow. For turbulent flow modeling and free surface simulation, the k-ω SST model and the volume of fluid method have been used, respectively. For validation of numerical results due to lack of access to experimental results of propeller close to surface, numerical solution in open water condition has been performed and performance coefficients have been calculated. The results of the numerical solution show that the propeller coefficient decreases at different depths with increasing forward ratios.