Thanh bên bài viết
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MẶT THOÁNG CHẤT LỎNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ THỦY ĐỘNG CỦA CHONG CHÓNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CFD (NUMERICAL INVERSTIGATION OF FREE SURFACE EFFECTS ON PROPELLER PERFORMANCE USING CFD METHOD)
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng đến các thông số thủy động (TSTĐ) của chong chóng tàu thủy bằng phương pháp mô phỏng CFD. Trước tiên, mô hình tính toán được kiểm chứng tại độ sâu h/D=2,0 bằng cách so sánh với dữ liệu thực nghiệm. Tiếp đó, bài báo tiến hành đánh giá ảnh hưởng của mặt thoáng đến các TSTĐ của chong chóng ở bốn độ sâu khác nhau tại năm giá trị bước tiến tương đối. Kết quả tính toán cho thấy mặt thoáng làm giảm đáng kể lực đẩy, mô men và hiệu suất của chong chóng, đặc biệt khi chong chóng hoạt động gần mặt thoáng và ở bước tiến tương đối nhỏ. Ngoài ra, qua việc phân tích dòng chảy bao quanh chong chóng đã chỉ ra tương tác mạnh giữa hai pha khí-lỏng từ đó dẫn và sự biến động dòng chảy sau chong chóng tăng mạnh ở vùng gần mặt thoáng, dẫn đến dao động lực và mô men theo thời gian. Biên độ dao động của chúng càng lớn khi chong chóng hoạt động càng gần mặt thoáng và ngược lại.
Abstract
This study investigates the influence of the free surface on the hydrodynamic characteristics of a marine propeller using CFD method. Firstly, the numerical model is verified at a submergence depth ratio of h/D=2.0 by comparing simulation results with experimental data. Then, the effects of the free surface on the propeller’s thrust, torque, and efficiency are evaluated at four different submergence depths and five advance ratios. The results indicate that, the free surface significantly reduces thrust, torque, and overall efficiency, particularly when the propeller operates near the water surface and at low advance ratios. Furthermore, flow field analysis reveals strong air-water phase interactions, which intensify flow unsteadiness in the near-surface region and result in greater fluctuations in thrust and torque in real time. The amplitude of these fluctuations is greater when the propeller operates closer to the free surface and vice versa.
Keywords: Free surface, CFD, propeller, hydrodynamic characteristics.
Từ khóa
Mặt thoáng, CFD, chong chóng, thông số thủy động
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
[2] K. J. Paik (2017), Numerical study on the hydrodynamic characteristics of a propeller operating beneath a free surface, International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol.9, No.6, pp.655-667.
[3] A. Di Mascio, G. Dubbioso, and R. Muscari (2022), Vortex structures in the wake of a marine propeller operating close to a free surface, Journal of Fluid Mechanics, Vol.949, p. A33.
[4] A. Lungu (2020), Overall performances of a propeller operating near the free surface, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.916, No.1, p. 012054.
[5] Y. Li, E. Martin, T. Michael, and P. M. Carrica (2015), A Study of Propeller Operation Near a Free Surface, Journal of Ship Research, Vol.59, No.4, pp.190-200.
[6] M. Morgut et al. (2015), Numerical predictions of the PPTC model propeller in oblique flow, in Proceedings of the Second Workshop on Cavitation and Propeller Performance, The Fourth International Symposium on Marine Propulsors (SMP’15).
[7] SVA Potsdam (n.d.), ITTC Benchmark Data. [Online]. Available: https://www.sva-potsdam.de/en/ittc-benchmark/.
[8] T. N. Tu (2019), Numerical simulation of propeller open water characteristics using RANSE method, Alexandria Engineering Journal, Vol.58, No.2, pp.531-537.
[9] ITTC (2021), Recommended Procedures and Guidelines: Open Water Test, 7.5-02-03-02.1.
[10] M. J. Eom, Y. H. Jang, and K. J. Paik (2021), A study on the propeller open water performance due to immersion depth and regular wave, Ocean Engineering, Vol.219, p. 108265.
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- TRẦN NGỌC TÚ, PHẠM THỊ THANH HẢI, NGUYỄN MẠNH CHIẾN, NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY BAO QUANH THÂN TÀU TRÊN NƯỚC TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CFD , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Tập 73 (2023): Số 73 (01/2023)