شبیه سازی سه بعدی جریان اطراف هیدروفویل های متقارن و نامتقارن و مقایسه عملکرد هیدرودینامیکی آنها در حالت دو بعدی و سه بعدی

روش های متنوعی جهت کاهش درگ و در نتیجه افزایش سرعت مطلوبِ شناور مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از هیدروفویل یکی از روش های موثر برای کاهش مقاومت فشاری و اصطکاکی تلقی می گردد. هدف پژوهش حاضر، بررسی عددی عملکرد هیدرودینامیکی هیدروفویل‌های متقارن و نامتقارن بصورت سه بعدی و مقایسه عملکرد آنها با نتایج دو بعدی میباشد. در نتیجه این تحقیق، انتخاب مناسب هیدروفویل برای استفاده در یک شناور، میسر می‌گردد. شبیه سازی های در نظر گرفته شده توسط نرم‌افزار ansys-cfx انجام می‌گیرد. معادلات حل جریان سیال به صورت ranse بوده و جریان با فرض اغتشاش به روش k-ε در نظر گرفته شده است. نتایج عددی حاصل از مدلسازی انجام گرفته با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردیده و معتبرسازی میشود. محاسبات در نظر گرفته شده در سرعتها و زوایای مخلتف مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج حاصل نشان می‌دهند در شرایط عملکردی مختلف، مقادیر نیروهای هیدرودینامیکی لیفت و درگ هیدروفویل متفاوت است. در تمامی حالات شبیه سازی، مشاهده میشود که مقادیر لیفت و درگ دوبعدی بیشتر از حالت سه‌بعدی می‌باشد. لیکن نسبت لیفت به درگ که شاخص اصلی عملکرد هیدرودینامیکی هیدروفویل به حساب می‌آید، در حالت سه‌بعدی و در تمامی هیدروفویلها از حالت دوبعدی بیشتر است. علاوه براین، نتایج نشان می‌دهند که در زاویه حمله 1/6 الی 2 درجه، نسبت لیفت به درگ دارای یک قله به مقدار l/d=20 میباشد.

investigation and comparison of hydrodynamic performance of symmetric and non-symmetric hydrofoils

various methods are generally applied for drag reduction in vessels which yields the desirable increase in speed. application of hydrofoil is recognized to be one of the effective methods for reducing the pressure as well as fricitional drag. the aim of the present research is to numerically investigate the hydrodynamic performance of symmetric and nonsymmeteric hydrofoils in three-dimensional form and to compare their performance with the two-dimensioanl results. the result of the current research leads to proper choice for hydrofoil installation on a vessel. the intended simulations are conducted by ansys-cfx software and rans equations are solved considering the k-ε turbulent scheme. the numerical result emanationg from the conducted simulations are validated by available experimental data. the targeted computations are performed at various speeds and angles of attack. the obtained results indicate that in different operational conditions, hydrodynamic forces of lift and drag of hydrofoils are different. in all simulation cases, it is observed that lift and drag coefficients of two-dimensional studies are larger than those in three-dimensional studies. however, lift to drag ratio which is considered as the main hydrodynamic performance of hydrofoils, is larger in three-dimensional cases than two-dimensional condition. furthermore, results indicate that at angle of attack of 1.6 to 2.0 degrees, the lift to drag ration possess a peak of l/d=20.