بررسی عددی جریان اطراف یک سیستم دریایی دوپروانه ای با چرخش معکوس(crp)
Abstract
در بین سیستم های رانش دریایی می توان از سیستم دو پروانه ای با چرخش معکوس به عنوان یکی از پربازده ترین انواع سیستم پروانه ای اشاره کرد که علاوه بر ایجاد تراست بیشتر، موجب بهبود مصرف انرژی و تعادل عکس العمل گشتاور ناشی از سیستم پیش برنده در شناورهای زیر سطحی و اژدرها می شود. در کار حاضر، با استفاده از یک نرم افزار تجاری، به حل عددی و بررسی جریان لزج تراکم ناپذیر اطراف یک سیستم دو پروانه ای با چرخش معکوس ، شامل دو پروانه یکسان و پنج پره، پرداخته شده است و مشخصات عملکردی آن شامل ضرایب تراست، گشتاور و بازدهی حاصل از دوران پروانه ها بررسی شده است. در این تحلیل از روش مش لغزان و به صورت غیر دائم برای یک شبکه بی سازمان که اطراف پروانه ها توزیع شده است استفاده گردید. در این مطالعه ابتدا تاثیر فاصله دو پروانه در مشخصات عملکردی برای دو پروانه باسرعت دورانی یکسان و در شرایط ورودی جریان یکنواخت (شرایط آب باز) مورد بررسی قرار گرفت. سپس تاثیر نسبت دوران دو پروانه نسبت به یکدیگر بر روی مشخصات عملکردی سیستم برای یک فاصله بین پروانه ای معین و در شرایط آب باز بررسی شد و در پایان مقایسه ای بین عملکرد سیستم در دو حالت آب باز و حالت جریان ورودی غیر یکنواخت ناشی از یک شناور زیرسطحی ارائه شده است. نتایج حاصل شده نشان دادندکه با کاهش فاصله بین دو پروانه بطور کلی گشتاور اعمال شده به بدنه کاهش می یابد ولی ضرایب نیروی تراست و بازدهی با کاهش فاصله ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابند. بررسی توزیع نیروی محوری تولید شده در طول شعاع پره ها نشان داد که 20% ابتدایی و پایینی هر دو پروانه کمترین سهم را دارد و همچنین 40% خارجی آنها بیشترین سهم را در تولید نیروی محوری یر عهده دارند. در تحلیل اثر نسبت چرخش نیز معین شد با افزایش نسبت چرخش و اثر القایی پروانه پشتی بر پروانه جلویی نیز افزایش می یابد تا جایی که در چرخش پروانه جلویی اختلال ایجاد می کند و باعث افت بازدهی سیستم می شود. همچنین با افزایش نسبت چرخش، شروع این اختلال به سمت بارگذاری سنگینتر( ضریب پیشروی پایین تر) حرکت می کند. بررسی جریان اطراف سیستم در جریان غیر یکنواخت حاصل از یک شناور زیرسطحی در یک سرعت مشخص نشان می دهد که ضرایب هیدرودینامیکی در این حالت از ضرایب متناظر در حالت آب باز معادل با سرعت شناور بیشتر هستند. برای جریان غیر یکنواخت روند توزیع نیرو تقریباً نسبت به حالت آب باز یکسان است. همچنین در مقاطع بالایی پره کاهش درصد نیروی محوری برای جریان غیر یکنواخت نسبت به حالت آب باز، برای هر دو پروانه جلویی و پشتی، وجود دارد. این در حالی است که در مقاطع پایینی درصد نیروی محوری برای جریان غیریکنواخت افزایش می یابد که البته این تغییرات ناچیز و به علت ساختارپروفیل سرعت در جریان غیر یکنواخت است.