تحليل هيدروديناميكي شناور تندرو با استفاده از روش حل عددي معادلات ناوير- استوكس

Numerical Hydrodynamics Analysis of a High-Speed Craft using RANS Method

در اين پژوهش عملكرد هيدروديناميكي يك شناور تندرو از سري فرم بدنه ناپل با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي و حل عددي معادلات متوسط گيري شده ناوير- استوكس(RANS) مورد بررسي قرار گرفته است. اين شبيه سازي به صورت سه بعدي، با در نظرگرفتن جريان دو فازي و توربولانسي انجام شده است. براي محاسبه مقدار مقاومت و تريم، شناور در حالت دو درجه ي آزادي در نظر گرفته شده است. همچنين با استفاده از حلگر شش درجه آزادي و با استفاده از مش هاي ديناميكي، معادلات ديناميك جسم صلب با معادلات حاكم بر سيال كوپل شده است. شبيه سازي هاي عددي براي محاسبه مقاوت اين شناور در محدوده اعداد رينولدز بزرگتر از 106× 3.5 و در محدوده اعداد فرود 0.52 تا 1.65 صورت پذيرفته و با نتايج آزمايشگاهي موجود اعتبار سنجي گرديده است. مقايسه نتايج عددي و تجربي نشان مي دهد كه مقدار خطاي متوسط براي مقاومت و تريم شناور به ترتيب كمتر از 3 درصد و 9 درصد است كه دقت روش RANS را تاييد مي نمايد.

In the present study, the hydrodynamic performance of a Naples high-speed craft is investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and Reynolds-averaged Navier–Stokes equations (RANS). This simulation is three-dimensional, considering a two-phase and turbulent flow. To calculate the resistance and trim, the vessel is considered in two degrees of freedom. In addition to, using the 6-DOF solver and using dynamic mesh, the rigid-body dynamic equations are coupled to the fluid-governing equations. Numerical simulation are performed at Re 3.5×106 for a range of Froude number from 0.52 to 1.65, and then verified by experimental data. Comparison of the numerical and experimental results shows that the average error values for resistance and trim of the vessel are less than 3% and 9%, respectively, which confirm accuracy of RANS method.