نشریه علمی پژوهشی روشهای عددی در مهندسی

در این مطالعه از روش عددی المان مرزی برای تحلیل هیدرودینامیکی تاثیر توپی بر عملکرد پروانه و استفاده از فین برای یکسان سازی سرعت های القایی در پایین دست جریان استفاده شده است. مدل¬سازی هندسه در معادلات به کمک توزیع چشمه و دو¬قطبی بر روی توپی و پره¬ها انجام گرفته است. در بررسی تاثیر توپی و پره¬ها بر روی هم از یک فرآیند تکراری استفاده شده است؛ بدین صورت که در هر مرحله، توپی و پره¬ها به صورت مجزا و با در نظر¬گرفتن اثر جسم مجاور در شرایط جریان ورودی مورد تحلیل قرار گرفته¬اند. در ادامه به مدل¬سازی هندسی فین¬های انتهای توپی و بررسی اثرات آن در سرعت¬های القایی پروانه پرداخته شده است. این فین¬ها به عنوان یک کاهنده اتلاف انرژی، باعث کاهش و یکنواخت¬تر شدن اثرات القایی پروانه در جریان پایین¬دست پروانه می¬شوند.

هدف از ارائه این مقاله ارائه الگوریتم کاربردی جهت تحلیل ارتعاشات شفت - پروانه در شناورهای دریایی می­ باشد. در ابتدا شناور زیر­سطحی در سرعت­ های مختلف در حالت ناپایا با استفاده از روش حجم ‌محدود مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. بر‌اساس نتایج به‌دست آمده از این تحلیل میدان دنباله پاشنه شناور و ورودی به پروانه در زمان­ های مختلف استخراج شده است. میدان جریان ورودی به پروانه در کد المان مرزی لحاظ شده است و با استفاده از این کد پروانه شناور در حالت ناپایا مورد تحلیل قرار گرفته است و نیروها و گشتاورهای اصلی و جانبی روی پروانه استخراج شده است. سپس داده ­های به‌دست آمده از روش المان­ مرزی به‌همراه هندسه دقیق شفت و پروانه با استفاده از روش المان­ محدود مورد بررسی قرار گرفته است. فرکانس طبیعی و اجباری پروانه در مودهای ارتعاشی مختلف تعیین شده ­اند. با توجه به داده‌های به‌دست آمده از آنالیز عددی المان‌ محدود، بیشترین جابجایی پروانه مربوط به نوک پره در حالت ارتعاشات اجباری می­ باشد.

در مقاله حاضر به بررسی عددی تاثیر ایجاد فیلت بر روی محور در مقاومت خستگی سایشی آن پرداخته شده و نتایج حاصل از مدلسازی عددی با داده های آزمایشگاهی موجود در ادبیات فن مقایسه می گردد. بمنظور بررسی مقاومت خستگی سایشی محور از معیارهای خستگی چند محوره و پارامتر دوم خستگی سایشی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که ایجاد فیلت بر روی محور باعث بهبود مقاومت خستگی می گردد که میزان این بهبود به شعاع فیلت و نسبت قطر محور بستگی دارد. علاوه بر این محل شکست محور نیز در اثر تغییر ابعاد فیلت و محور تغییر می کند. معیارهای خستگی چند محوره تا حدود زیادی در تخمین مقاومت خستگی محور موفق عمل می نمایند. با این حال نتایج حاصل از بررسی پارامتر دوم خستگی سایشی تطابق بهتری با نتایج حاصل از تستهای تجربی داشته و میتواند به عنوان معیاری مناسب جهت بررسی مقاومت خستگی سایشی محور مورد استفاده قرارگیرد.