استفاده از استاتور پیش‌چرخش پروانه به منظور کاهش حرکت دورانی (رول) زیرسطحی و افزایش بازده پروانه

Abstract

استاتورهای پیش‌چرخش می‌توانند به عنوان یک ابزار برای بهبود عملکرد هیدرودینامیکی پروانه و کاهش گشتاور اضافی پروانه در زیرسطحی‌ها عمل کنند. این گشتاور اضافی در زیرسطحی‌ها با مقطع دایره‌ای می‌تواند باعث حرکت غلتشی (حرکت دورانی حول محور طولی) مضر شود. مهم‌ترین و تاثیرگذارترین پارامتر در طراحی این نوع از استاتورها طول کورد، فاصله استاتور تا پروانه و زاویه حمله استاتور است. در این مقاله به بررسی این پارامترها با استفاده از روش تاگوچی جهت استفاده از استاتور برای یک زیرسطحی برای کاهش حرکت دورانی حول محور طولی زیرسطحی (کاهش گشتاور اضافی پروانه) و افزایش بازدهی سیستم رانش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی با کمک نرم افزار تجاری STAR-CCM+ پرداخته شده است. به منظور اعتبارسنجی محاسبات، نتایج شبیه‌سازی یک پروانه سریB با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است، نتایج شبیه‌سازی با خطای کمتر از 10 درصد نسبت به داده های تجربی بدست آمده است. همچنین به منظور اطمینان از استقلال نتایج بدست آمده از شبکه‌بندی، از روش همگرایی شبکه (Grid Convergence Method) استفاده شده است. استاتور نهایی طراحی شده برای زیرسطحی در عین حال که گشتاور را 47/44 درصد نسبت به حالت بدون استاتور کاهش می‌دهد، بازدهی سیستم رانش را نیز 29/2 درصد بهبود داده است. همچنین استاتور طراحی شده باعث کاهش گردابه (ورتکس) نوک پره و هاب پروانه شده است.