محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی سکان با شبیه‌سازی آزمایش کشش استاتیکی

بررسی مانورپذیری در طراحی هیدرودینامیکی کشتی از اهمیت زیادی برخوردار است. در مراحل اولیه طراحی با کمک مدل‌های ریاضی می‌توان مانور شناور را پیش‌بینی نمود. برای شبیه‌سازی مانور شناور باید ضرایب هیدرودینامیکی بدنه و سکان در این مدل‌‌های ریاضی تعیین شود. با انجام آزمایش‌های مانور کپتیو یا روابط تجربی می‌توان این ضرایب را به‌دست آورد. روابط تجربی موجود معمولا مربوط به شناورهای تک سکان هستند و برای شناورهای مجهز به دو سکان باید از روش‌های عددی یا آزمایشگاهی استفاده کرد. در این مقاله با شبیه‌سازی آزمایش کشش استاتیکی بدنه در محیط دینامیک سیالات محاسباتی در زوایای مختلف، ضرایب هیدرودینامیکی خطی و غیرخطی سکان محاسبه می‌شود. توزیع فشار در زوایای مختلف حمله استخراج و تاثیر زاویه حمله بر نیروی عرضی مطالعه شده است. همچنین توزیع میدان سرعت اطراف سکان در پاشنه کشتی جهت بررسی پدیده جدایی جریان در زوایای برخورد بالا استخراج شده است. مقایسه ضرایب هیدرودینامیکی بدست آمده با داده‌های آزمایشگاهی موجود، نشان دهنده دقت قابل قبول نتایج است.

Calculation of rudder hydrodynamic coefficients by simulation of static towing test

Maneuverability is an important quality of marine vehicles. Hydrodynamic coefficients of ship and rudder should be derived to simulate maneuvering tests. These coefficients can be obtained by using captive model test and empirical formula. Accuracy of rudder hydrodynamic coefficients is important to calculate rudder force as the most influence force in ship maneuver, precisely. Empirical formula usually are correspond to single rudder ships and for twin rudder ships numerical or experimental method are used. In this paper, by using numerical method and simulation of static towing test in computational fluid hydrodynamic environment for different angles, linear and nonlinear rudder hydrodynamic coefficients are calculated. Also, fluid velocity field around rudder is obtained to investigate separation for high rudder angle. The comparison of simulated results with the available experimental shows a very good agreement among them.