طراحی و تحلیل سیستم پیشرانش واترجت برای یک خودروی دوزیست

حسینی, سیدهادی; جودکی, جلال

طراحی و تحلیل سیستم پیشرانش واترجت برای یک خودروی دوزیست

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دکترا، دانشگاه علم و صنعت ایران،تهران، ایران

² استادیار، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

در این مقاله، سیستم پیشرانش واترجت برای کاربرد در یک خودرو دوزیست با سرعت حرکت طراحی km/h 12 به‌صورت عددی طراحی و شبیهسازی میشود. از نرمافزار سیافتوربو (CFturbo) و پمپلینکس (PumpLinx) به ترتیب برای طراحی سهبعدی و شبیهسازی سیالاتی سیستم استفاده میگردد. با کمک نرم‌افزار سیافتوربو، بهترین مقادیر پارامترهای طراحی پروانه و سایر اجزاء، متناسب با پارامترهای ورودی مورد نظر و بر اساس مراجع و نتایج تجربی معتبر استخراج و اعمال میشود. به‌منظور ارزیابی و اطمینان از عملکرد سیستم طراحی شده، شبیهسازی سیالاتی سیستم نیز به‌وسیله نرم‌افزار تخصصی پمپلینکس برای توربوماشینها انجام میشود. نتایج شبیه سازی سیالاتی، طراحی انجام شده توسط نرم‌افزار سیافتوربو را تأیید میکند که نشان از کارایی و دقت بالای این نرمافزار در طراحی پره و سیستم واترجت دارد. در نهایت به کمک این دو نرمافزار قدرتمند و ارتباط بین دو حوزه طراحی جامدات و سیالات، سیستمی بهینه با بازدهی بالا ارائه میشود که برطرف‌کننده نیاز مورد نظر است. نتایج تحلیل نشان میدهد که با استفاده از سه پره پروانه و هفت پره استاتور نیروی پیشرانش محاسبه شده در سرعت جت سیال km/h 12 در دور rpm 1700 قابل‌دستیابی است. همچنین خطوط جریان پس از عبور از استاتور، به‌صورت محوری درآمده است که نشان از عملکرد مناسب استاتور طراحی شده دارد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23223278.1401.11.2.5.9

مراجع

Costa, I., Maêda, S. M. d. N., Teixeira, L. F., Gomes, C. F. S., Santos, M., Diniz, P. M., Gimenez, A., and Corriça, J. V. d. P. “Comparative Analysis Between Waterjet and Conventional Propulsion : A New Possibility for Use in Brazilian Navy Ships”, Int. Conf. Prod. Res. (ICPR2020), Bahía Blanca, Argentina:, 2020.
1. Park, W. G., Jang, J. H., Chun, H. H., and Kim, M. C. “Numerical Flow and Performance Analysis of Waterjet Propulsion System”, Ocean Eng. Vol. 32, pp. 1740–1761, 2005.
2. Pump-jet - Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Pump-jet, 2021
3. Kilgore, U. “Hydrodynamic Aspects of Tracked Amphibians”, University of Michigan; 1969 May 1.
4. Chun, H. H., Ahn B. H, and Cha S. M. “Self-Propulsion Test and Analysis of an Amphibious Tracked Vehicle with Waterjet”; Proc. World Maritime Technol. Conf. and SNAME Annual Meet., USA, 2003.
5. Kim, M. C., Jun, J. G., Park, W. G., and Chun, H. H. “Flow Analysis on the Inside of Duct for the Waterjet System of Tracked Vehicle with Consideration of Interaction of Rotor and Stator”; Proc. Spring Meet. Soc. Nav. Arch. Korea. Korea, 2002.
6. Bulten N. W. “Numerical Analysis of a Waterjet Propulsion System”, PhD Dissertation, Eindhoven University of Technology, Faculty of Engineering and Applied Science, 2006.
7. Kim, M. C., Chun, H. H., Kim, H. Y., Park, W. K., and Jung U. H. “Comparison of Waterjet Performance in Tracked Vehicles by Impeller Diameter”, Ocean Eng. Vol. 36, pp. 1438–1445, 2009.
8. Kim, M. C., Park, W. G., Chun, H. H., and Jung, U. H. “Comparative Study on the Performance of Pod Type Waterjet by Experiment and Computation”, Int. J. Nav. Archit. Ocean Eng. Vol. 2, pp. 1–3, 2010.
9. Wang, C., He, X., Cheng, L., Luo, C., Xu, J., Chen, K., and Jiao, W. “Numerical Simulation on Hydraulic Characteristics of Nozzle in Waterjet Propulsion System”, Processes. Vol. 7, pp. 915, 2019.
10. Cao, P., Wang, Y., Kang, C., Li, G., and Zhang, X. “Investigation of the Role of Non-Uniform Suction Flow in the Performance of Water-Jet Pump”, Ocean Eng. Vol. 140, pp. 258–269, 2017.
11. Huang, R., Ye, W., Dai, Y., Luo, X., Wang, Y., Du, T., Huang, C. “Investigations into the Unsteady Internal Flow Characteristics for a Waterjet Propulsion System at Different Cruising Speeds”, Ocean Eng. Vol. 203, pp. 107218, 2020.
12. Guo, J., Chen, Z., and Dai Y. “Numerical Study on Self-Propulsion of a Waterjet Propelled Trimaran”, Ocean Eng. Vol. 195, pp. 106655, 2020.
13. Salari, M., Kazemi, H., and Doustdar, M. M. “Hydrodynamic Analysis of Stepped Planning Vessels - Sensitivity Analysis of Loading Condition to Air Breathing of Transverse Steps”, Fluid Mech. Aerodynamics. J. Vol. 6, No:1, pp. 1–12, 2017.
14. Kazemi, H., Shafaghat, R., and Hajiabadi, A. “Numerical Optimization of Weight and Velocity of a Tunneled High Speed Hull, Using Taguchi Method”, Fluid Mech. Aerodynamics. J. Vol. 8, No:1, pp. 15–24, 2019.
15. Monfared, M., Binesh, A., and Abdollahifar, A. “Numerical Study of the Propulsion System
  Effects on the Aerodynamic Characteristics of a WIG Craft”, Fluid Mech. Aerodynamics. J. Vol. 8, No:2, pp. 73–86, 2020.
16. Veres, J. P. “Centrifugal and Axial Pump Design and Off-Design Performance Prediction”, 1994 Joint Subcommittee and User Group Meetings, USA, 1994.
17. Coull, J. D., and Hodson, H. P. “Blade Loading and its Application in the Mean-Line Design of Low Pressure Turbines”, J. Turbomach. Vol. 135, pp. 021032, 2013.
18. CFturbo user manual.