شبیه‌سازی عددی ارتعاشات ناشی از پروانه شناور دریایی با استفاده از تحلیل برهمکنش بین سیال و سازه

Abstract

ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه شناور دریایی یکی از پیچیده‌ترین موضوعات مربوط به سیال و سازه و برهمکنش بین آن‌ها است. در مقاله حاضر، ابتدا شبیه‌سازی‌های عددی جریان سیال در اطراف پروانه انجام شده و منحنی‌های مشخصه عملکرد هیدرودینامیکی پروانه در شرایط آب آزاد برای ضرایب پیشروی مختلف رسم گردیده‌اند. مشاهده می‌شود که حداکثر خطای نسبی شبیه‌سازی‌های عددی نسبت به داده‌های آزمایشگاهی در ضرایب پیشروی مختلف حدود 7 درصد است. سپس شبیه‌سازی‌های عددی ارتعاشاتی پروانه جامد انجام می‌شود. به منظور رسیدن به استقلال نتایج از شبکه محاسباتی، نتایج تحلیل مودال برای محاسبه فرکانس‌های طبیعی ارتعاشاتی برای پنج شبکه‌ محاسباتی مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده‌اند. سه جنس مختلف ماده پروانه متداول یعنی برنج، برنز نیکل-آلومینیوم و فولاد ضد زنگ در نظر گرفته شده و نتایج شبیه‌سازی‌های عددی ارتعاشاتی از قبیل فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشاتی با استفاده از تحلیل مودال برای این پروانه‌ها با یکدیگر مقایسه و تحلیل شده‌اند. به‌طور کمّی، مقادیر فرکانس‌های طبیعی برای پروانه‌های از جنس فولاد ضد زنگ و برنز نیکل-آلومینیوم به ترتیب 33 درصد و 14 درصد بیشتر از پروانه از جنس برنج هستند. به بیان دیگر، برنج آسیب پذیرترین و فولاد ضد زنگ مقاوم‌ترین جنس پروانه در برابر پدیده تشدید است.