تحلیل هیدرودینامیکی شناور تندرو پله‌دار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و روش سطح پاسخ

استفاده از فرم پله در کف شناور، در صورتی که به درستی و در موقعیت مناسب خود طراحی و اجرا شود، از عوامل موثر در کاهش مقاومت و افزایش پایداری در شناورهای تندرو سرشی می باشد. وجود پله در کف این نوع شناورها باعث ایجاد یک جدایش در جریان می‌شود و همین موضوع باعث کاهش سطح خیس بر روی شناور و در نتیجه کاهش نیروی پسا بر روی بدنه و همچنین کاهش تریم دینامیکی می‌گردد. در این مطالعه با ایجاد تغییرات در سه پارامتر ورودی یک فضای طراحی ایجاد گردید. پارامتر های ورودی شامل سرعت خطی شناور، فاصله پله از پاشنه شناور و تغییر ارتفاع پله در عرض شناور می باشد. مطالعات حاضر با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی همراه شده با روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی توسط نرم افزار star ccm صورت پذیرفت. همچنین از روش طراحی آزمایش ها و روش باکس بنکن برای انتخاب نمونه ها و از مدل کریگینگ برای فرآیند سطح پاسخ استفاده گردید. همچنین از الگوریتم ژنتیک و روش غربالگری برای پیدا کردن نقاط بهینه استفاده شده است. پارامترهای خروجی مورد بررسی شامل نیروی پسا و برا وارد بر بدنه شناور و تریم کلی شناور می باشد. نتایج آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای ورودی نشان می دهد که سرعت شناور تاثیرگذارترین پارامتر بر روی مقادیر پارامترهای خروجی است. نتایج حاصل از بررسی نشان می دهدکه با افزایش سرعت، نیروی براوارد بر بدنه به طور پیوسته افزایش می یابد. با افزایش زاویه ددرایز پاشنه، مقدار نیروی برآ کاهش می یابد که این روند به صورت پیوسته نیست و در زاویه ددرایزهای بالا تا حدودی ثابت است. همچنین با افزایش سرعت جریان، مقدار تریم کل شناور کاهش می یابد. اما این تغییرات در زاویه ددرایزهای مختلف متفاوت است. با افزا یش زاویه ددرایز مقدار تریم افزایش می یابد. علت این امر هوادهی بهتر در این حالت است. همچنین نتایج نشان می دهد، با افزایش فاصله پله از پاشنه مقدار تریم کاهش می یابد.

hydrodynamic analysis of high speed planning vessel with a single step using computational fluid dynamics and response surface method

the use of the step form in the bottom of the vessel, if it is designed and implemented correctly and in its appropriate position, is one of the effective factors in reducing resistance and increasing stability in high speed vessels. the presence of a step in the bottom of these types of vessels creates a flow separation, and this reduces the wet surface on the hull and as a result reduces the drag force on the body and also reduces the dynamic trim. in this study, a design space was created by making changes in three input parameters. the input parameters include the linear speed of the vessel, the distance of the step from the stern of the vessel and the change of the height of the step in the width of the vessel. the present studies have been investigated using computational fluid dynamics simulation combined with the response surface method. computational fluid dynamics simulation was done by star ccm software. also, the experiment design method and the box-benken method were used to select the samples and the kriging model was used for the response level process. genetic algorithm and screening method have also been used to find optimal points. the investigated output parameters include drag and lift force on the body of the vessel and overall trim of the vessel. the results of the sensitivity analysis on the input parameters show that the vessel speed is the most influential parameter on the values of the output parameters. the results of the investigation show that with increasing speed, the force on the body increases continuously. as the angle of the deadrise increases, the amount of lift force decreases, which is not continuous and is somewhat constant at high deadrise angles. also, with the increase of the current speed, the trim value decreases. but these changes are different in different angles. trim amount increases with the increase of deadrise angle. the reason for this is better ventilation in this case. also, the results show that the amount of trim decreases with the increase of the step distance from the stern.