محاسبه ضرايب هيدروديناميكي سكان با شبيه‌سازي آزمايش كشش استاتيكي

Calculation of rudder hydrodynamic coefficients by simulation of static towing test

بررسي مانورپذيري در طراحي هيدروديناميكي كشتي از اهميت زيادي برخوردار است. در مراحل اوليه طراحي با كمك مدل‌هاي رياضي مي‌توان مانور شناور را پيش‌بيني نمود. براي شبيه‌سازي مانور شناور بايد ضرايب هيدروديناميكي بدنه و سكان در اين مدل‌‌هاي رياضي تعيين شود. با انجام آزمايش‌هاي مانور كپتيو يا روابط تجربي مي‌توان اين ضرايب را به‌دست آورد. روابط تجربي موجود معمولا مربوط به شناورهاي تك سكان هستند و براي شناورهاي مجهز به دو سكان بايد از روش‌هاي عددي يا آزمايشگاهي استفاده كرد. در اين مقاله با شبيه‌سازي آزمايش كشش استاتيكي بدنه در محيط ديناميك سيالات محاسباتي در زواياي مختلف، ضرايب هيدروديناميكي خطي و غيرخطي سكان محاسبه مي‌شود. توزيع فشار در زواياي مختلف حمله استخراج و تاثير زاويه حمله بر نيروي عرضي مطالعه شده است. همچنين توزيع ميدان سرعت اطراف سكان در پاشنه كشتي جهت بررسي پديده جدايي جريان در زواياي برخورد بالا استخراج شده است. مقايسه ضرايب هيدروديناميكي بدست آمده با داده‌هاي آزمايشگاهي موجود، نشان دهنده دقت قابل قبول نتايج است.

Maneuverability is an important quality of marine vehicles. Hydrodynamic coefficients of ship and rudder should be derived to simulate maneuvering tests. These coefficients can be obtained by using captive model test and empirical formula. Accuracy of rudder hydrodynamic coefficients is important to calculate rudder force as the most influence force in ship maneuver, precisely. Empirical formula usually are correspond to single rudder ships and for twin rudder ships numerical or experimental method are used. In this paper, by using numerical method and simulation of static towing test in computational fluid hydrodynamic environment for different angles, linear and nonlinear rudder hydrodynamic coefficients are calculated. Also, fluid velocity field around rudder is obtained to investigate separation for high rudder angle. The comparison of simulated results with the available experimental shows a very good agreement among them.