تحلیل عددی عملکرد هیدرودینامیکی و جریان عبوری از پروانه معکوس گرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و دانشیار، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی دریا؛

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا

3 کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی مالکاشتر، دانشکده مهندسی دریایی

چکیده

تاکنون روش­های محاسباتی مختلفی برای تحلیل پروانه­های دریایی به کار گرفته شده اند. در این مقاله، روش المان مرزی برای تحلیل عددی عملکرد هیدرودینامیکی دائم پروانه معکوس­گرد توسعه داده شده است. جریان پتانسیل اطراف پروانه جلو و پروانه عقب مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، با محاسبه توزیع جریان گردابی القایی، برهم­کنش میان پروانه های جلو و عقب(پروانه معکوس­گرد) به­کارگرفته شد. نتایج شامل ضرایب عملکرد هیدرودینامیکی، نیروها و گشتاور کلی پروانه معکوس­گرد، توزیع جریان گردشی، مقایسه گردابه القایی در فاصله بین دو پروانه و گردابه القایی در پایین پروانه عقب است. نتایج عددی نشان می­دهد که      پیش­بینی عملکرد هیدرودینامیکی، برابری خوبی با نتایج تجربی دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Hydrodynamic Performance and Flow around Contra-Rotating Propellers

نویسندگان [English]

  • Hassan ghasemi 1
  • Mohammad Hossein Moghaddas 2
  • Mohsen Taheri Nasab 3
چکیده [English]

Computational hydrodynamics method was formulated and implemented for marine propellers. In this paper, a design methodology for predicting steady hydrodynamic performance of contra rotating propeller (CRP) has been developed based on boundary element method. The potential flow around fore propeller and aft propeller has been analyzed. In addition, with computation of induced wake distribution, interaction between fore and aft propellers are contemplated. This method for a typical contra-rotating propeller is applied. The results include hydrodynamic performance coefficients, overall force and torque on the CRP, circulation distributions and comparison of induced wake at position of distance between two propellers and induced wake at position of downstream of aft propeller. Numerical results show that the hydrodynamic performance predictions agree well with the experiment data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contra-rotating propeller
  • Boundary element method
  • induced wake distribution
  • steady hydrodynamic performance
[1] Cox, B. D. and Reed, A. M. “Contra-rotating propellers–design theory and application”, In Propellers/ Shafting ’88 Symposium, Virginia Beach, 1988.
[2] Tsakonas,W.R.Jacobs. “Prediction of Steady and Unsteady Loads and Hydrodynamics Forces on Counter-rotating Propellers”, Journal of Ship Research. 27(3), pp179-214, 1983.
[3] Yang C. J., Tamashima M., Wang G. Q., Yamazaki R. “Prediction of the Steady Performance of Contra-Rotating Propellers by Lifting Surface Theory”, Transactions of the West-Japan Society of Naval Architects 82, 1991.
[4] Yang C. J., Tamashima M., Wang G. Q., Yamazaki R.,Koizuka H. “Prediction of the Unsteady Performance of Contra-Rotating Propellers by Lifting Surface Theory”, Transactions of the West-Japan Society of Naval Architects 83, 1992.
[5] Hoshino, T “Experimental and Theoretical Analysis of Propeller Shaft Forces of Contra-Rotating Propellers and Correction with Full Scale Data”, Propeller/Shafting’94 Symposium, Society of Naval Architects and Marine Engineers Virginia Beach, USA, 1994.
[6] Gu, H. & Kinnas, S.A. “Modeling of Contra-Rotating and Ducted Propellers via Coupling of a Vortex-Lattice with a Finite Volume Method”, Propellers/Shafting 2003 Symposium, Society of Naval Architects and Marine Engineers, Virginia Beach, USA, 2003.
[7] Ghassemi, H. “Hydrodynamic performance of coaxial contra-rotating propeller (CCRP) for large ships,” Polish Maritime Research, Vol., 16, pp22-
28, 2009.
[8] Koronowicz T., Krzemianowski Z., Tuszkowska T., Szantyr J.A.”A complete design of ship propellers using the new computer system.” Polish Maritime Research (59), Vol. 16, pp29-34, 2009.
[9] Hecker, R. , and McDonald N. A.”The Effect of Axial Spacing and Diameter on the Powering Performance of Contra-rotating Propellers”, David Taylor Model Basin, Report 1342, Feb.1960.
[10] Van Manen J. D. and Oosterveld M. W. C. “Model
Tests on Contra-rotating Propellers”, 7th Symposium on Naval Hydrodynamics, Rome, Italy, 196 .
[11] Miller, M.L. “Experimental Determination of Unsteady Forces on Contra-rotating Propellers for Application to Torpedoes”, David Naval Ship Research and Development Center Report SPD-659-02, 1981.
[12] Carlton J. S. “Marine Propellers and Propulsion”, Second edition, Published by Elsevier Ltd., 2007.
[13] Ghassemi H. “Hydrodynamic characteristics of marine propellers in steady and unsteady wake flows”, Amirkabir Journal, Vol., 14, no 54-B (Mechanical Engineering), Spring 2003.
[14] Ghassemi, H., Kohansal, A.R., “Numerical evaluation of various levels of singular integrals, arising in BEM and its application in hydrofoil analysis”, Applied Mathematics and Computation, 213 (2009), pp.277–289.