شبيه سازي عددي خزه هاي دريايي چسبيده به بدنه شناورها و بكارگيري روشهاي كاربردي و نوين به منظور كاهش نيروي درگ ناشي از آنها

Numerical Simulation of Foulings on the Marine Vessels Body and Application of Newly Recommended Techniques to Reduce the Resulting Drag Force

در اين تحقيق به بررسي اثر خزه هاي دريايي (فولينگ) بر روي سطوح شناورها، به روش ديناميك سيالات محاسباتي پرداخته شده است. به اين منظور مدل آشفتگي مناسب انتخاب و شبيه‌سازي و معتبرسازي انجام گرديد. مدلسازيهاي عددي اثرات چسبيدن خزه ها در درجه‌هاي متفاوت نشان دادند كه وجود يك لايه بسيار نازك از لجن و گل و لاي موجب افزايش 58/4 درصدي نيروي درگ مي شود. حال آنكه با افزايش مقدار و شدت خزه گرفتگي بدنه شناورها، نيروي مقاومت كل تا 40 درصد افزايش مي يابد. در اين مطالعه تعدادي از پوشش هاي نوين ضد خزه كه براي جلوگيري از رشد فولينگ ها و به منظور كاهش نيروي درگ مورد استفاده قرار مي گيرند مورد ارزيابي و مدلسازي قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه با بكار بردن اين پوششها نيروي درگ ناشي از فولينگ ها تا 37 درصد كاهش مي يابد. به علاوه استفاده از الگوي موج در سطح آزاد و همچنين نمودارهاي توزيع تنش برشي، فشار، شدت توربولانسي و غيره در اطراف شناور در حالت-هاي متفاوت نيز مطالعه و مورد مقايسه قرار گرفته اند.

In this research, the effects of foulings on the outer surface of a marine vessel have been studied using the Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. To this end, a proper turbulence model was considered and validated for the simulations. The simulation results for different fouling grades indicated that existing of a thin layer of slime could make 4.58 % increase in drag force; however, foulings on the outer surface of a marine vessel could make about 40% increase in drag force. In this study, the application of modern coatings (surface covers) for reducing the foulings and the resulting drag force was also investigated and the results were presented. Based on the simulation results, application of the coatings, the foulings resulted drag force would decrease about 37%. In addition, wave patterns, pressure distribution, drag coefficient distribution, and turbulent distribution profile were investigated on the free surface.