تحليل هيدروديناميكي و نويز پروانه مغروق براي شرايط عملكردي مختلف به شيوه تجربي و عددي

An analysis of hydrodynamics and noise behavior for submerged propeller invarious conditions by experimental and numerical methods

در اين مقاله هيدروديناميك و نويز پروانه مغروق به شيوه عددي و تجربي مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. به منظور دستيابي به شرايط شروع و توسعه كاويتاسيون تحليل عددي جريان به شيوه حجم محدود در سرعت هاي چرخشي متنوع مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين تست هيدروديناميكي مدل پروانه در تونل كاويتاسيون انجام و با نتايج تحليل عددي مقايسه شده است. در بخش بعدي نتايج گرفته شده در بخش اول به عنوان ورودي جهت استخراج سطوح فشار صوت با استفاده از معادلات فاكس ويليامز و هاوكينگز در ميدان دور استفاده مي شود. به طور مشابه نويز اين مدل نيز در تونل كاويتاسيون توسط دو هيدروفون اندازه گيري شده و با نتايج عددي مقايسه گرديده است. شرايط شروع و توسعه كاويتاسيون از طريق افزايش دور پروانه در فشار ثابت و افت فشار در تونل در دور ثابت ايجاد و اثرات تغيير شرايط بر نويز پروانه مورد مطالعه قرار گرفته است. سيگنال هاي ثبت شده با استفاده از روابط پهنه باند يك سوم اكتاو براي دو هيدروفون و در شرايط عملكردي مختلف آناليز و مقايسه شده است. مطالعات صورت گرفته در هر دو قسمت انطباق قابل قبولي ميان نتايج عددي و تجربي هيدروديناميك و نويز پروانه را نشان مي دهد.

In this study hydrodynamics and noise behavior of a marine propeller is analyzed through numerical and experimental methods. In order to find out the conditions of initiation and development of cavitation, numerical analysis is carried out through Finite Volume Method (FVM) for various rotational velocities. Moreover, hydrodynamics of the propeller is tested in the cavitation tunnel and the results are compared against numerical simulations. Second, the flow results obtained in the first step were used as the input to extract the Sound Pressure Levels (SPLs) in the Ffowcs Williams–Hawkings (FW-H) formulation, to predict the far field noise. In addition, the behavior of the obtained SPL was studied and a good agreement was observed between our data and the previous works results. Similarly, experimental results collected from two hydrophones are compared with numerical simulations. In this case, cavitation is initiated and developed by either increasing the propeller’s rotational velocity in fixed pressure or dropping pressure while keeping the velocity constant. The signals registered at the two hydrophones are then filtered within one-third octave bands. The outcomes demonstrate a negligible deviation between numerical and experimental results for both noise and hydrodynamics tests.