تحليل هيدروديناميكي سيستم پيش برنده پروانه اي براي يك شناور زيرسطحي

Hydrodynamic Analysis of Marine Propeller for an Underwater Vehicle

با استفاده از الگوريتم روش المان مرزي، تحليل هيدروديناميكي براي سيستم پيش برنده پروانه?اي يك شناور زيرسطحي، ارايه شده است. شناورهاي زيرسطحي، عموماً در دو شرايط عمقي و سطحي حركت مي?كنند، لذا نيروي مقاوم و راندمان عملكرد شناور در اين دو شرايط متفاوت است. در اين مقاله، با استفاده از روش المان مرزي تحليل هيدروديناميكي پروانه در دو شرايط سطحي و عمقي، مورد بررسي و تحليل قرار مي گيرد. از نقطه نظر طراحان، پروانه‌ي هر شناور بايد داراي نيروي محوري (تراست) لازم براي غلبه بر نيروي مقاومت آب، كمترين گشتاور و در عين حال بالاترين راندمان را داشته باشد. پروانه اسكيودار 5 پره اي براي شناور زيرسطحي انتخاب شده است. اين پروانه در پاشنه‌ي شناور كار مي‌كند؛ در محلي كه جريان ورودي به پروانه غيريكنواخت است. با استفاده از نيروي محوري مورد نياز در سرعت طراحي مورد نظر، ابعاد هندسي پروانه پيش‌گويي شده است. نتايج محاسبات، شامل توزيع فشار و عملكرد هيدروديناميكي (تراست، گشتاور، راندمان) پروانه در شرايط اوپن واتر و شرايط واقعي به دست آمده است. نتايج، نشان مي‌دهد راندمان پروانه در شرايط عمقي، بيشتر از شرايط سطحي مي‌باشد. توزيع فشار و عملكرد هيدروديناميكي پروانه در شرايط اوپن واتر با نتايج تجربي نشان مي‌دهد، نتايج محاسبات با روش حاضر رضايت بخش و مطلوب است.

An algorithm based on the Boundary Element Method (BEM) is employed to evaluate the hydrodynamic performance of the marine propeller used in an underwater vehicle (UV). Since UVs are operating at two different working conditions (surface and submerged conditions), thus the drag force and propeller performance are different.In this paper the analysis of the hydrodynamic performance at two submerged and surface conditions is presented. From the propulsor designer view point, marine propeller should provide the highest possible thrust, minimum torque and the highest efficiency. A High Skew Propeller (HSP) of 5-bladed is chosen for running the underwater vehicle. This propeller is operating at the stern of the hull, where the inflow velocity to the propeller is non-uniform. The main dimensions of the propeller are predicted based on the given required thrust and the defined operating condition. The calculation results show that the pressure and the hydrodynamic characteristics of the HSP at open water are in a good agreement with the experimental data. It is concluded that the presented method is a practical numerical tool to obtain the hydrodynamic characteristics of the propeller for the underwater vehicles.