مطالعه عددی رفتار ارتعاشی بدنه شناور سطحی ناشی از تحریک پروانه

یکی از دیدگاه های مهم در طراحی یک سازه شناور، ارتعاشات سازه و تاثیر آن بر آرامش خدمه و عمر تجهیزات است. مهم ترین عامل در ارتباط با آرامش خدمه در یک شناور، دامنه ارتعاشات آزاد و اجباری تحت عوامل مختلف داخلی و خارجی در سازه شناور است. یکی از مهم ترین عوامل تحریک ارتعاشات در بدنه شناور، پروانه شناور است. ارتعاشات زیاد و همچنین قرارگیری سازه در محدوده فرکانس تحریک پروانه باعث خستگی، فرسودگی قطعات و همچنین پدیده تشدید می شود. پدید تشدید و ارتعاشات اجزا از چالش های طراحی سازه است؛ بنابراین در این مقاله ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه پنج پره KP۵۰۵  با استفاده از تحلیل عددی بر روی شناور کانتینربر (KCS) بررسی شده است. ابتدا به بررسی ارتعاشات آزاد بدنه شناور در حالت خیس پرداخته شده است. سپس جهت بررسی ارتعاشات اجباری ناشی از تحریک پروانه، توزیع فشار روی بدنه در حالت خودرانش از حل عددی جریان سیال به وسیله دینامیک سیالات محاسباتی به دست آمد. برای صحت سنجی نتایج، فرکانس های طبیعی به دست آمده در ارتعاشات آزاد با فرمول های تجربی مقایسه شده است. با مقایسه مقادیر فرکانس اول، دوم و سوم خمشی با مقادیر تجربی، خطای تحلیل به ترتیب ۵.۵، ۲۶ و ۲۶.۶ بدست آمد که نشان از دقت و درستی تحلیل ها دارد. از مقایسه نتایج حاصل از ارتعاشات اجباری با محدوده مجاز استاندارد، نشان داده شد که ارتعاشات در محدوده مجاز قرار گرفته است. همچنین سازه در محدود فرکانس تحریک پروانه قرار نگرفته است. در نتیجه پدیده تشدید به وجود نیامده است.

Keywords:

Ship hull vibrations , forced vibrations , computational fluid dynamics , modal analysis , ارتعاشات بدنه کشتی , ارتعاشات اجباری , دینامیک سیالات محاسباتی , آنالیز مودال