شبیه سازی عددی جریان حول شناور پروازی پله دار (دو پله) در آب آرام

یکی از روش های موثر برای کاهش درگ در شناورهای پروازی استفاده از پله در کف بدنه شناور است. پله سبب کاهش سطح تماس بدنه شناور با آب شده و به تبع آن کاهش درگ شناور را بهمراه خواهد داشت. در این مقاله، اثر استفاده از دو پله ی عرضی بر روی عملکرد هیدرودینامیکی یک شناور پروازی چاین دار به روش عددی حجم محدود مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات متوسط زمانی ناویراستوکس همراه با مدل اغتشاشی استاندارد k-ɛ کوپل شده با معادلات تسخیر حجمی سطح آزاد برای شبیه سازی جریان آشفته در اطراف بدنه شناور به کمک نرم افزار انسیس سی اف ایکس حل می شوند. به منظور اعتبارسنجی مدل عددی ارائه شده در این مقاله، ابتدا نتایج عددی محاسبه شده با نتایج آزمایشگاهی تانتون و همکاران مقایسه می شوند. سپس نتایج عددی بدست آمده برای نیروی درگ، توزیع فشار روی بدنه، سطح خیس شده، اسپری آب از چاین و الگوی موج اطراف بدنه شناور در سرعت های مختلف ارائه و مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرند. شناور پروازی دوپله مورد بررسی در مقایسه با مدل تک پله و بدون پله دارای مقاومت کمتری بوده که ناشی از جدایش جریان از پله و همچنین کاهش سطح خیس شده کف شناور می باشد. این پارامتر، به خودی خود باعث کاهش مولفه مقاومت اصطکاکی می شود. از طرفی دیگر، برخی اثرات منفی بر روی عملکرد هیدرودینامیکی در آب آرام مشاهده می شود که می توان به بزرگتر شدن ارتفاع سطح آزاد در پشت شناور و افزایش فشار هیدرودینامیکی در قسمت سینه، اشاره نمود. در عین حال، لازم به ذکر است که شناور دو پله دارای بازه تغییرات کوچکتری از زاویه تریم بوده و در مقایسه با حالت تک پله و بدون پله، کنترل رفتار طولی شناور را به طرز قابل توجهی، بهبود می بخشد.