بهینه‌سازی عددی وزن و سرعت عملیاتی تونل شناور به کمک طرح آزمایش تاگوچی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه پژوهشی انرژی‌های دریاپایه دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در این پژوهش، در ابتدا شکل معمول یک شناور تک‌بدنه‌ و تندروی مشخص، با حفظ پارامترهای هندسی، نظیر زاویه ددرایز، خط کیل، پهنای شناور و طول شناور به فرم تونل‌دار تبدیل شده است. با در نظر گرفتن شرایط بار کامل و بدون بار صورت گرفته، فرایند بهینه‌سازی ابعاد تونل نیز در بیشینه‌ وزن و سرعت عملیاتی انجام شده است. توجه شود که برای کاهش پسا، پارامترهای هندسی زیادی در بخش‏های مختلف تونل در طراحی و بهینه‏سازی تونل موثرند. در این مطالعه، سعی بر آن بوده که برای دست‌یابی به شکل بهینه‌ تونل، اثرات سه پارامتر دهانه‌ تونل، ارتفاع تونل و ارتفاع گوشواره (بلید) به­صورت همزمان  بررسی شوند. جهت دست­یابی به این هدف، شبیه‌سازی عددی به کمک روش حجم محدود با در نظر گرفتن شبکه متحرک، انجام شده است. برای مدل‌سازی آشفتگی از مدل k-Ԑ و برای شبیه‌سازی سطح آزاد از مدل دو فازی حجم سیال استفاده شده است. برای انتخاب نمونه‌های مورد نیاز برای آزمون عددی، از روش تاگوچی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که دهانه تونل تاثیرگذارترین پارامتر در افزایش سرعت عملیاتی می­باشد. همچنین، با بهینه‌سازی تونل می‌توان پسا را تا حدود 20 درصد در وزن و سرعت عملیاتی کاهش داد.

کلیدواژه‌ها


  1. Ma, W., Sun, H., Zou, J., and Yang, H. “Test Research on the Resistance Performance of High-Speed Trimaran Planing Hull”, Pol. Marit. Res., Vol.  20, No. 4, pp. 45-51, 2013.
  2. Yousefi, R., Shafaghat, R., and Shakeri, M. “High-speed Planing Hull Drag Reduction, Using Tunnels”, Ocean Eng, Vol. 84, pp.54-60, 2014.
  3. Ghassabzadeh, M. and Ghassemi, H. “Determining of the Hydrodynamic Forces on the Multi-hull Tunnel Vessel in Steady Motion”, J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., Vol. 36, No.4, pp. 697-708, 2014.
  4. Ghassabzadeh, M. and Ghassemi, H. “Numerical Hydrodynamic of Multi-hull Tunnel Vessel”, Open J. Fluid Dyn., Vol. 3, No. 3, p.198, 2013.
  5. Shen, H.L., Lu, W., and Su, Y.M. “Numerical Prediction Method of Resistance Performance of Catamaran Planing Vessels”, Appl. Mech. Mater., Vol. 344, pp. 19-22, 2013.
  6. Salari, M., Kazemi, H., and Doustdar, M.M. “Hydrodynamic Analysis of Stepped Planning Vessels-Sensitivity Analysis of Loading Condition to Air Breathing of Transvers Steps”, F.M.A., Vol. 6, No. 1, pp. 1-12, 2017.
    1. Muljowidodo, K., Nugroho, S.A., Prayogo, N., and Budiyono, A. “Design and Simulation Analysis of Flying Trimaran USV”, Indian Journal of geo-marian Sience., Vol. 41, pp. 569-574, 2012.
  7. Moghadam, H.K., Shafaghat, R., and Yousefi, R. “Numerical Investigation of the Tunnel Aperture on Drag Reduction in a High-speed Tunneled Planing Hull”, J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., Vol. 37, pp. 1719-1730, 2015.
    1. Kazemi Moghadam, H. and Shafaghat, R. “Numerical Investigation on the Effect of Tunnel Height on Drag Reduction in a High Speed Trimaran”, Int. J. Marit. Tech. Vol. 5, pp. 55-62, 2016.
  8. Hajiabadi, A., Shafaghat, R., and Kazemi Moghadam, H. “A Study Into the Effect of Loading Conditions on the Resistance of Asymmetric High-speed Catamaran, Based on Experimental Tests”, Alexandria Engineering Journal, Vol. 57, No. 3, pp. 1713-1720, 2018.
  9. Yousefi, R., Shafaghat, R., and Shakeri, M. “Hydrodynamic Analysis Techniques for High-Speed Planing Hulls”, Appl. Ocean Res., Vol. 42, pp. 105–113, 2013.
  10. Kazemi Moghadam, H., Shafaghat,  R., and Yousefi, R. “The Effect of Various Boundary Conditions on the Quality of the Numerical Simulation of a Planning Hull”, The 3rd Int. Conf., High Speed Vessel, 2014 (in Persian).
  11. Savitsky, D. “Hydrodynamic Analysis of Planing Hulls”, Mar. Technol, Vol. 1, pp. 71–95, 1964.