تحلیل هیدروالاستیک پروانه کامپوزیتی با استفاده از روش ترکیبی CFD-FEM

مواد کامپوزیتی دارای نسبت استحکم به وزن و سختی به وزن بالایی می باشند و در سالیان اخیر تقاضا برای استفاده از کامپوزیت ها در صنایع دریایی به دلیل بهبود کارایی هیدرودینامیکی و سازه ای افزایش یافته است. پروانه های کامپوزیتی دارای وزن کمتری نسبت به پروانه های مشابه فلزی خود هستند، همچنین خوردگی در آن ها کمتر و خواص آکوستیکی بهتری دارند. به دلیل اینکه پروانه تحت شرایط بارگذاری تغییر شکل می دهد، می تواند بر اثرات هیدرودینامیکی تاثیر بگذارد. در این مقاله به بررسی تحلیل هیدروالاستیک پروانه کامپوزیتی تحت لایه چینی فیبر کربن پرداخته شده است. برای انجام این کار از الگوریتم CFD-FEM بر مبنای کوپل دو طرفه اندرکنش سازه سیال (FSI) استفاده شده است. هندسه سه بعدی پروانه KP458 مورد مطالعه قرار گرفته است که در ابتدا توسط نرم افزار +Star-ccm فشارهای هیدرودینامیکی محاسبه شده و سپس توسط نرم افزار Abaqus تغییر فرم هندسه پروانه محاسبه گردیده است و از حل گر Co-simulation برای کوپل کردن این دو نتایج جهت همگرا شدن ضرایب هیدرودینامیکی پروانه استفاده شده است. سپس، با بررسی فشارهای وارد بر پروانه، تنش های ایجاد شده در سازه پروانه کامپوزیتی، جابجایی و تغییر ضرایب هیدرودینامیکی، شاهد افزایش راندمان پروانه کامپوزیتی (تا 8%) نسبت به نتایج آزمایشگاهی می باشیم.

Keywords:

هیدروالاستیک , پروانه کامپوزیتی Abaqus , +Star-ccm