شبيه‌سازي عددي ارتعاشات ناشي از پروانه شناور دريايي با استفاده از تحليل برهمكنش بين سيال و سازه

ارتعاشات سازه شناور در اثر تحريك پروانه شناور دريايي يكي از پيچيده‌ترين موضوعات مربوط به سيال و سازه و برهمكنش بين آن‌ها است. در مقاله حاضر، ابتدا شبيه‌سازي‌هاي عددي جريان سيال در اطراف پروانه انجام شده و منحني‌هاي مشخصه عملكرد هيدروديناميكي پروانه در شرايط آب آزاد براي ضرايب پيشروي مختلف رسم گرديده‌اند. مشاهده مي‌شود كه حداكثر خطاي نسبي شبيه‌سازي‌هاي عددي نسبت به داده‌هاي آزمايشگاهي در ضرايب پيشروي مختلف حدود 7 درصد است. سپس شبيه‌سازي‌هاي عددي ارتعاشاتي پروانه جامد انجام مي‌شود. به منظور رسيدن به استقلال نتايج از شبكه محاسباتي، نتايج تحليل مودال براي محاسبه فركانس‌هاي طبيعي ارتعاشاتي براي پنج شبكه‌ محاسباتي مختلف با يكديگر مقايسه گرديده‌اند. سه جنس مختلف ماده پروانه متداول يعني برنج، برنز نيكلآلومينيوم و فولاد ضد زنگ در نظر گرفته شده و نتايج شبيه‌سازي‌هاي عددي ارتعاشاتي از قبيل فركانس‌هاي طبيعي و شكل مودهاي ارتعاشاتي با استفاده از تحليل مودال براي اين پروانه‌ها با يكديگر مقايسه و تحليل شده‌اند. به‌طور كمّي، مقادير فركانس‌هاي طبيعي براي پروانه‌هاي از جنس فولاد ضد زنگ و برنز نيكلآلومينيوم به ترتيب 33 درصد و 14 درصد بيشتر از پروانه از جنس برنج هستند. به بيان ديگر، برنج آسيب پذيرترين و فولاد ضد زنگ مقاوم‌ترين جنس پروانه در برابر پديده تشديد است.