بررسی عددی تاثیر تعداد پره‌ها بر سطح نویز انتشاری دوقطبی ناشی از پروانه اسکیو بالا

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار هیدرومکانیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد تبدیل انرژی، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

رفتار هیدرو-آکوستیکی و نویز پروانه‌های دریایی، بویژه در شناورهای زیرسطحی و زیردریایی‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. هدف اصلی از این مقاله، مدلسازی عددی نویز هیدرودینامیکی یک نمونه پروانه اسکیو بالا از سری استاندارد دریایی MAU با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی بکمک نرم فزار انسیس-فلوئنت تحت شرایط آب آزاد می‌باشد. در شبیه سازی عددی از مدل توربولانسی DES استفاده شده است، که مدل خوبی در مدلسازی گردابه‌های کوچک نزدیک دیواره می‌باشد. به منظور اعتبارسنجی نتایج هیدرودینامیکی و هیدروآکوستیکی از داده‌های موجود از پروانه DTMB4119 استفاده شده است. مقایسه سطح نویز انتشاری بدست آمده برای پروانه DTMB4119 در کار حاضر و داده‌های موجود از مرجع، انطباق خوبی را در فرکانس‌های بالاتر از 20 هرتز نشان می‌دهد اما در فرکانس‌های کمتر از 20 هرتز حدود 20 درصد خطا مشاهده می‌شود. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش تعداد پره‌های پروانه میزان دانسیته ورتکس تولید شده حول پره‌ها کاهش می‌یابد. افزایش تعداد پره‌های پروانه سبب افزایش متوسط میزان سطح نویز انتشاری در گیرنده‌های صوتی در راستای محوری شده است. افزایش تعداد پره‌های پروانه از 2 تا ماکزیمم 7 پره حداکثر توانسته است که 15 دسی‌بل میزان سطح نویز انتشاری در راستای محوری را کاهش دهد. در راستای شعاعی، بجز پروانه دو پره، نویز انتشاری دوقطبی ناشی از پروانه‌های 3 تا 7 پره نوساناتی مشابه هم دارند. مقدار سطح نویز انتشاری در راستای 45 درجه، برای پروانه‌های 2 تا 7 پره مشابه هم می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] D. Ross (1987) Mechanics of Underwater Noise. Peninsula, Los Altos, CA.
[2] D. Caridi (2008) Industrial CFD simulation of aerodynamic noise. in Università degli Studi di Napoli Federico II.
[3] H. Haimov, V. Gallego, E. Molinelli, B. Trujillo (2016) Propeller acoustic measurements in atmospheric towing tank. O Eng J, 120: 190-201.
[4] B. Aktas, M. Atlar, S. Turkmen, W. Shi, R. Sampson, E. Korkut, P. Fitzsimmons (2016) Propeller cavitation noise investigations of a research vessel using medium size cavitation tunnel tests and full-scale trials. O Eng J, 120: 122-135.
[5] A. Brooker, V. Humphrey (2016) Measurementof radiated underwater noise from a small research vessel in shallow water. O Eng J, 120: 182-189.
[6] T. Kim, J. Jeon, S. Chu, S. Kim, W. Joo (2016) Numerical and experimental predictions of underwater propeller radiated noise. Aco 22ICA, Vol. 28, ASA, pp. 070004.
[7] G. Tani, D. Villa, S. Gaggero, M. Viviani, P. Ausonio, P. Travi, G. Bizzarri, F. Serra (2017) Experimental investigation of pressure pulses and radiatednoise for two alternative designs of the propeller of a high-speed craft, O Eng J, 132: 45-69.
[8] J. Park, W. Seong (2017) Novel scaling law for estimating propeller tip vortex cavitation noise from model experiment. J Hydro, 29: 962-971.
[9] B. Aktas, M. Atlar, P. Fitzsimmons, W. Shi (2018) An advanced joint time-frequency analysis procedure to study cavitation-induced noise by using standard series propeller data. O Eng J, 170: 329-350.
[10] M.J. Lighthill (1952) On sound generated aerodynamically. I. General theory, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Math Phys Sci, 211: 564-587.
[11] H. Seol, B. Jung, J.-C. Suh, S. Lee (2002) Prediction of non-cavitating underwater propeller noise. J Sou Vib, 257: 131-156.
[12] S. Kim, Y. Niu, Y.-J. Kim (2013) Computational aeroacoustic modeling of open fan and comparison of predicted and experimental noise fields. Inter noise con and conf, Vol. 246, Institute of Noise Control Engineering, pp. 970-977.
[13] J.-S. Jang, H.-T. Kim, W.-H. Joo (2014) Numerical study on non-cavitating noise of marine propeller. INT NOIS Con Conf, Vol. 249, Institute of Noise Control Engineering, pp. 3017-3022.
[14] S. Zeng, X. Du (2015) Numerical simulation and analysis of non-cavitation noise line-spectrum frequency of underwater counter-rotation propeller. Int Indu Infor Comp Eng Conf, Atlantis Press.
[15] M.C. Özden, A.Y. Gürkan, Y.A. Özden, T.G. Canyurt, E. Korkut (2016) Underwater radiated noise prediction for a submarine propeller in different flow conditions. O Eng J, 126: 488-500.
[16] Y. Wei, Y. Shen, S. Jin, P. Hu, R. Lan, S. Zhuang, D. Liu (2016) Scattering effect of submarine hull on propeller non-cavitation noise. J Sou Vib, 370: 319-335.
[17] S. Sezen, A. Dogrul, S. Bal (2016) Investigation of marine propeller noise for steady and transient flow. PROCE BOOK, 149.
 
[18] M.R. Naseer, E. Uddin, K. Rana, S. Zahir (2017) Computational validation of hydrodynamic and hydroacoustic performance of marine propeller. 14th Conf App Sci Tech (IBCAST), IEEE, pp. 569-574.
[19] H. Ghassemi, M. Gorji, J. Mohammadi (2018) Effect of tip rake angle on the hydrodynamic characteristics and sound pressure level around the marine propeller. Sh Offsh Struc, 13: 759-768.
[20] M.S.U. Khalid, I. Akhtar, B. Wu (2019) Quantification of flow noise produced by an oscillating hydrofoil. O Eng J, 171: 377-390.
[21] B. Zhang, Y. Xiang, P. He, G.-j. Zhang (2019) Study on prediction methods and characteristics of ship underwater radiated noise within full frequency. O Eng J, 174: 61-70.
[22] M. Kaltenbacher (2018) Computational Acoustics, Springer.
[23] R. Kotapati-Apparao, K.D. Squires, J.R. Forsythe (2004) Prediction of the Flow over an Airfoil at Maximum Lift.  42nd AIAA.
[24] R.B. Kotapati-Apparao, K.D. Squires, J.R. Forsythe (2003) Prediction of a prolate spheroid undergoing apitchup maneuver. IN AIAA PAPER 2003-0269 41 st aerospace sciences meeting and exhibit, citeseer.
[25] P.R. Spalart (2000) Strategies for turbulence modelling and simulations. Int J H F Flow, 21: 252-263.
[26] P.R. Spalart (1997) Comments on the feasibility of LES for wings, and on a hybrid RANS/LES approach. Proce first AFOSR int conf DNS/LES, Greyden Press.
[27] H. Seol, J.-C. Suh, S. Lee (2005) Development of hybrid method for the prediction of underwater propeller noise. J Sou Vib, 288: 345-360.
[28] Ehsan Yari, Hassan Ghassemi. (2013) Numerical analysis of sheet cavitation on marine propellers, considering the effect of cross flow, Int J  Nav Arch O Eng, 5: 546-558.