شبیه‌سازی عددی غیردائم جریان دنباله یک پروانه دریائی با استفاده از مدل URANS

Abstract

بررسی میدان ‌جریان پشت پروانه‌های دریایی به دلیل کاربرد فراوان در شناسائی شناورها و تخمین نویز هیدرودینامیکی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در تحقیق حاضر، جریان دائم و غیردائم دنباله یک پروانه دریایی توسط نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم و حلگرهای سیمپل‌فوم و پیمپل‌دایم‌فوم شبیه‌سازی شده‌است. نتایج بدست‌آمده از منحنی عملکرد و دنباله‌ جریان نزدیک پروانه با داده‌های آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی شده‌است که تطابق بسیار خوبی را نشان می‌دهد. نتایج مطالعه شبکه در ناحیه دنباله نشان می‌دهد که بر خلاف کمیت‌های کلی جریان، شبکه استفاده شده در این ناحیه به شدت بر روی نتایج میدان دنباله تاثیرگذار است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که مدل‌‌سازی دائم به روش معادلات RANS برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مناسب بوده و با هزینه محاسباتی کمتر و دقت مناسب نسبت به روش غیردائم URANS نتایج را پیش‌بینی می‌کنند. از طرف دیگر، بررسی صحیح نوسانات جریان و ناپایداری‌های جریان گردابه‌ای، تنها با انجام شبیه‌سازی‌های غیردائم و شبکه مناسب امکان‌پذیر است. در این مقاله همچنین اثر ضریب پیشروی بر ساختار جریان گردابه‌ای در ناحیه دنباله بررسی شده است. مقایسه کیفی نتایج این تحقیق و نتایج مشابه موجود از مدل‌ دقیق‌تر DES نشان می‌دهد که روش URANS به شرط استفاده از شبکه مناسب، توانایی بسیار بالایی در مدل‌سازی میدان دنباله دارد. این روش حجم شبکه مورد نیاز و زمان اجرا را ضمن حفظ دقت نتایج، به میزان بسیار چشمگیری کاهش می‌دهد.