بررسی اثر سطح آزاد بر عملکرد هیدرودینامیکی پروانه

شبیه سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می باشد خصوصا وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق های مختلف، بر رو ی ضریب عملکرد و راندمان یک پروانه سری بی -وگنینگن در نزدیک سطح بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس - فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدلسازی شده است. برای مدلسازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ωsst و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب های عملکردی پروانه محاسبه شده اند. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهد ضریب عملکرد پروانه در عمق های مختلف با افزایش نسبت های پیش روی کاهش می یابد.

Investigating the Effect of Free Surface on Hydrodynamic Performance of Propeller

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 BWageningen series close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose the ANSYSFLUENT 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 omega; 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.