بررسی و مقایسه عملکرد هیدرودینامیکی هیدروفویل‌های متقارن و نامتقارن

هیدروفویل‌ها بعنوان ابزار کاربردی در عملکرد هیدرودینامیکی تجهیزات و سازه‌های دریایی در نظر گرفته شده و سالیان دراز است که مورد توجه قرار گرفته‌اند. یکی از کاربردهایی که می‌توان به عنوان یک راهکار جدید در بحث کاهش مقاومت شناورها مطرح شود قرار دادن هیدروفویل روی بدنه آنهاست که وجود آن باعث ایجاد یک نیروی لیفت هیدرودینامیکی مخصوصا در سرعت‌های بالا شده و مقاومت فشاری و اصطکاکی شناور را کاهش می‌دهد. در این مقاله، عملکرد هیدرودینامیکی دو مدل هیدروفویل naca0012 و naca6612 به ترتیب به عنوان متقارن و نامتقارن مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. هدف از این بررسی، قرار دادن هیدروفویل در بدنه میانی یک شناور تریماران است که بدلیل وجود بدنه جانبی در این نوع شناورها می‌توان در بدنه آنها از هیدروفویل و بدون ایجاد مشکل پهلوگیری در اسکله، بهره برد. محاسبات در نظر گرفته شده بوسیله نرم‌افزار عددی ansyscfx انجام می‌گیرد و دقت آن با معتبرسازی چند نمونه آزمایش شده بررسی می‌گردد. معادلات حل جریان سیال به صورت ranse می‌باشد و جریان با فرض اغتشاش به روش k-ε در نظر گرفته شده است. مقادیر نیروهای لیفت و درگ هیدروفویل‌ها بصورت بی بعد در زوایای حمله و سرعت‌های مختلف محاسبه و مقایسه گردیده و اثر پدیده‌ها و شرایط درگیر هر مسئله بر روی نمودارها آنالیز شده است. محاسبات با بررسی استقلال مش و مقایسه آزمایشگاهی معتبرسازی شده است. نتایج نشان می‌دهند تفاوت قابل توجه‌‌ای در مقادیر بدست آمده ضرایب لیفت و درگ در شرایط مختلف مانند زاویه و سرعت وجود دارد و تغییرات شکل توزیع فشار و اثر ورتکس، عملکرد هیدرودینامیکی هیدروفویل را متفاوت می‌کند. بر اساس همین نتایج، مشاهده گردید که هیدروفویل نامتقارن naca6612 دارای نسبت لیفت به درگ بیشتری نسبت به هیدروفویل متقارن naca0012 میباشد.

Investigation and comparison of hydrodynamic performance of symmetric and nonsymmetric hydrofoils

Hydrofoils are applicational tools in hydrodynamic performance of marine equipment and structures which have attracted the attention of many researchers over the years. One of their application which is considered a new approach toward resistance reduction of the vessel, is their installatio on their hull. This will lead to the generation of hydrodynamic lift, especially at high speed which lead to reduction of frictional as well as resistive pressure. In this paper, hydrodynamic performance of symmetric and nonsymmetric hydrofoils. The aim of the current study is to assess their performance for placing them as a midhull in trimaran vessel. Numerical computation is performed by AnsysCFX software and the accuracy of the solution is assessed by available experimental data. RANS equations are solved and flow is analayzed as turbulent via the kε scheme. The obtained results indicate that hydrodynamic lift and drage of the foils at various velocities and angles of attack are quite different. Based on these results, it is concluded that nonsymmetric foil possesses larger lift to drag ratio than symmetric foil.