شبيه سازي آيروديناميكي كشتي كانتينربر و محاسبه تاثير چيدمان بار بر كاهش مصرف سوخت

Aerodynamic Simulation of a Container Ship and Evaluation of Cargo Configuration Effect on Fuel Consumption

زمينه و هدف: موقعيت كشور ايران در منطقه مناسب جغرافيايي، دارا بودن مرزهاي گسترده دريايي و همچنين وجود خطوط ترانزيتي گسترده كالا موجب شده است اغلب تجارت كالا به وسيله كشتي صورت مي گيرد. همواره يكي از بحث هاي گسترده در زمينه حمل و نقل دريايي ميزان سوخت مصرفي مي باشد. در اين پژوهش بر آنيم تا با مدل سازي چند نمونه جانمايي كانتينر در سرعت يكسان به مدلي بهينه از جانمايي كانتينر بر روي عرشه بپردازيم. روش بررسي: در اين مقاله با استفاده از نرم افزار انسيس سي اف ايكس يك شناور پست پاناماكس كانتينربر به ظرفيت 9000 TEU با چيدمان هاي مختلف كانتينر روي عرشه با نسبت 1/4 مدل سازي و شبكه بندي شده، سپس جريان باد حول آن در چيدمان هاي مختلف كانتينر شبيه سازي شده است. يافته‌ها: نتايج تحقيق نشان مي دهد كه شكل جانمايي كانتينرها بر روي عرشه بر مقاومت بادكشتي تاثيرگذار است و نتايج شبيه سازي عددي تطبيق مناسب با آزمايش هاي تجربي دارد. در ادامه تاثير چيدمان كانتينر بر كاهش مصرف سوخت و آلاينده ها محاسبه شده است. بحث و نتيجه‌گيري: توصيه مي شود كه براي كاهش نيروي درگ و در نتيجه كاهش مصرف سوخت و صدور آلاينده ها زيست محيطي در بارچيني كشتي هاي كانتينري از خالي گذاشتن و چيدمان نامتوازن كانتينرها روي عرشه پرهيز شود. همچنين، چيدمان كانتينرها چه در عرشه جلويي و چه در عرشه عقبي به حالت خط جريان سازي شده نزديك تر گردد.

Background and Objective: Iran has access to open seas and plenty of sea transit around it has urged presence of merchant ships in the region. Fuel consumption has always been a matter of concern for ships. In this study, it is attempted to develop computer models for several container ship cargo configurations and discuss an optimum configuration at a constant speed front wind. Method: The paper presents simulation results using ANSYS CFX commercial software for a Post-Panamax 9000 TEU container ship. The ship is modelled in a 1:4 scale, then using unstructured mesh the wind filed around it is solved. Drag force, drag coefficient, pressure contour and wind streamline velocity in ten different loading conditions are compared with each other. Finally, the optimized container configuration for loading on deck of the vessel is introduced. Findings: Simulation results demonstrate the influence of container configuration on wind load distribution. Also the numerical results are verified versus wind tunnel test data. Finally, the influence of container configurations on fuel consumption and reduction of pollutant emissions was calculated. Discussion and Conclusion: It is proposed to minimize empty spaces between the cargo containers and avoid unbalanced cargo distribution over deck in order to reduce the wind drag force and consequently reduce the fuel consumption and pollutant emissions. Also, it is suggested to make cargo distribution on the forward and aftward deck areas more streamlined.