محاسبه مقاومت شناور سه‌بدنه و تخمین عدم قطعیت در شرایط آب آرام بواسطه روش‌های آزمایشگاهی و عددی

نوع مقاله : یادداشتهای فنی

نویسندگان

1 مربی، مهندسی دریا، هیدرودینامیک و جلوبرندگی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال

2 مربی، مهندسی دریا، معماری کشتی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال

3 مربی، مهندسی دریا، هیدرودینامیک، آزمایشگاه ملی دریایی ایران

چکیده

امروزه تحقیقات بر روی شناورهای سه‌بدنه به دلیل داشتن خواص متعدد افزایش یافته است. شناور تریماران یا سه بدنه یک نمونه از شناورهای چند بدنه است که دارای خواص هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی مناسب است. این شناورها با توجه به نسبت طول به عرض و آبخور بالا به-ترتیب کاهش مقاومت موج‌سازی و توان را ارائه می‌نمایند. در این مطالعه نحوه و روند انجام آزمایش مقاومت برای یک شناور سه بدنه با تناژ سنگین ارائه شده است. الزامات ساخت براساس توصیه‌نامه ITTC انجام شد. شناور در اعداد فرود 42/0، 23/0 و 17/0، در حالت سه‌درجه آزادی شامل : سرج، هیو و پیچ و شرایط آب آرام مورد آزمایش قرار گرفت. سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. تایید و اعتباربخشی طبق توصیه نامه ITTC بوسیله سه سطح شبکه‌بندی انجام و مقدار عدم قطعیت عددی نیز تخمین زده شد. به منظور مدلسازی جریان حول بدنه از مدل دو فازی وی او اف و مدل آشفتگی کی – اپسیلون بهره گرفته شد. تطابق مناسبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی ارائه شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Dubrovsky V (2016) Specificity and designing of multi-hull ships and boats. Specificity and Designing of Multi-Hull Ships and Boats 1-217.
[2] Dubrovsky VA (2010) Multi-Hulls: Some new options as the result of science development. Brodogradnja: Tisak 61: 142-152.
[3] Grafton TJ (2008) The roll motion of trimaran ships. University of London, UCL.
[4] Hafez K, El-Kot A (2012) Comparative investigation of the stagger variation influence on the hydrodynamic interference of high speed trimaran. Alex Eng J 51: 153-169.
[5] Zhang J (1997) Design and hydrodynamic performance of trimaran displacement ships. UCL.
[6] Akbari VK, Khedmati M, HasanAbadi A, Mohammadi A (2018) Resistance Prediction for a novel trimaran with wave piercing bow. IJMT 29: 33-40.
[7] Deng R, Li C, Huang D, Zhou G (2015) The effect of trimming and sinkage on the trimaran resistance calculation. Procedia Eng 126: 327-331.
[8] Gong J, Li Y, Jiang F (2019) Numerical simulation about the manoeuvre of trimaran and asymmetric twin hull with hull attitude taken into account by OpenFOAM. J Mar Sci 1-18.
[9] Hatlevik AS (2018) Resistance analysis of trimaran service vessel using CFD. NTNU.
[10] Heidari M, et al. (2019) Numerical analysis of side hull configuration in Trimaran. Rev Int Metodos Numer Para Calc Diseno Ing 35.
[11] Su G, Shen H, Su Y (2020) Numerical Prediction of hydrodynamic performance of planing trimaran with a wave-piercing bow. J Mar Sci Eng 9: 897.
[12] Son CH (2015) CFD Investigation of resistance of high-speed trimaran hull forms. Florida Tech.
[13] Luhulima RB (2017) An investigation into the resistance of displacment trimaran: A Comparative analysis between experimental and CFD approaches. IASET 6: 9-18.
[14] ITTC (2017) ITTC Recomennded Guidline: Model Manufacture Ship Models:1-7.
[15] ITTC (2014) ITTC-Recommended Procedures and guidelines Practial guidelines for ship CFD application 7.5-03-02-03.
[16] ITTC (2014) ITTC Recommended Procedures and guidelines practical guidelines for ship Resitance CFD 7.5-03-02-04.
[17] ITTC (2014) ITTC-Recommended Procedures and guidelines Practical Guideline Practical Guidelines for RANS calculation of Nominal wakes 7.5-03-03-02.
[18] STAR CCM+ (2017) User Guide Version 14.04.
[19] Guo H.p and Z.j. Zou J. (2017) System-based investigation on 4-DOF ship maneuvering with hydrodynamic derivatives determined by RANS simulation of captive model tests. Appl Ocean Res 68: 11-25.
[20] Shenoi RR, Krishnankutty P, Selvam RP, Kulsreshtha A (2013) Prediction of maneuvering coefficients of a container ship by numerically simulating HPMM using RANSE based solver. in Proc. 3rd MASHCON, Ghent, Belgium.
[21] Yeo D, Yun K, Kim Y (2016) Experimental Study on the Manoeuvrability of KVLCC2 in Shallow Water. in 4th MASHCON 287-294.
[22] STAR-CCM+ (2017) STAR-CCM+ Documentation.
[23] Versteeg HK, Malalasekera W (2007) An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method. Pearson Education.
[24] Bertram V. (2012) Practical ship hydrodynamics. Elsevier sci.
[25] Tezdogan T, Demirel YK, Kellett P, Khorasanchi M, Turan O (2015) Full-Scale unsteady RANS CFD simulations of ship behaviour and performance. Head Sea Due To Slow Steaming Ocean Eng 97: 186-206.
[26] Luis AEC, Vaz G, Hoekstra M (2010) Code verification, solution verification and validation in RANS solvers. Proc Int Conf. Offshore Mech Arct Eng OMAE.
[27] A. I. O. (1998) Aeronautics and Astronautics. guide for the verification and validation of computational fluid dynamics simulations. AIAA.
[28] Shen Hc, Yao Zq, Wu BS, Zhang N, RYJJOS, Yang M (2010) A new method on uncertainty analysis and assessment in ship CFD. J Hydrodynam B  10: 1071-1083.
[29] Simonsen CD, Stern FJC (2003) Verification and validation of RANS maneuvering simulation of Esso Osaka: effects of drift and rudder angle on forces and moments. Comput Fluids 32 :1325-1356.
[30] کرمی س، هادی پور گودرزی ر (2020) مطالعه تایید و اعتبارسنجی در روش دینامیک سیالات محاسباتی برای نتایج مقاومت کشتی کانتینربرKCS  بوسیله مدل توربولانسی انتقال تنش برشی. فصلنامه علمی پژوهشی دریا فنون 85-70 :(2)8.
[31] ITTC (2011) Guidelines: Practical guidelines for ship cfd applications. 7: 02-03.
[32] ITTC Manual (1999) Uncertainty analysis in CFD uncertainty assessment methodology. The 22nd ITTC, Seoul and Shanghai.
[33] ITTC Procedures (1999) ITTC–Recommended Procedures-Performance, Propulsion in International Towing Tank Conference 7.5-02.
[34] ITTC Procedures (2002) Uncertainty analysis in CFD, uncertainty assessment methodology and Procedures. in In Proceedings of the International Towing Tank Conference, Venice, Italy 7.5-02.
[35] ITTC Procedures (2017) Uncertainty Analysis in CFD, Verification and Validation Methodology and Procedures. ITTC-Recommended Procedures and Guidelines 7.5-03-01-01. In Proceedings of the International Towing Tank Conference, Wuxi, China.
[36] Oberkampf WL, Blottner FG (1998) Issues in computational fluid dynamics code verification and validation. AIAA J 36: 687-695.
[37] Richardson LF, Gaunt JA (1927) containing papers of a mathematical or physical character. VIII. The deferred approach to the limit. JSTOR  226: 636-646.
[38] Wilson R, Shao J, Stern FJ (2004) Discussion: Criticisms of the correction factor verification method. J Fluids Eng 26: 704-706.
[39] Carlton J (2012) Marine propellers and propulsion. Butterworth-Heinemann.
[40] کرمی س، ملکی ع، هادیپورگودرزی ر ا، علیزاده ا (2020) طراحی و بررسی عددی جریان پایا و ناپایا حول پروانه باز و بسته در آب آزاد بوسیله مدل های SRANS و URANS. فصلنامه علمی پژوهشی مکانیک تبریز 194-185 :(3)50.
[41] کرمی س، میرزایی ق، ملکی ع (2020) تحلیل عددی جریان حول یک پروانه گام ثابت وPBCF  به روشCFD . فصلنامه علمی پژوهشی دریا فنون 111-98 :(3)7.