Υπολογιστική υδροδυναμική ανάλυση της επίδρασης βοηθητικών πτερυγίων (PBCF) και πτερυγίων αντίθετης περιστροφής (CRPBCF) σε προπέλα ναυτικών εφαρμογών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης των βοηθητικών πτερυγίων κεφαλής (Propeller-Boss-Cap-Fins-PBCF) και των πτερυγίων κεφαλής αντίστροφης περιστροφής (Contra-Rotating-Propeller-Boss-Cap-Fins-CRPBCF) στην προπέλα ναυτικών εφαρμογών INSEAN E779A. Σκοπός είναι η εξέταση των μεταβολών στους συντελεστές ώσης, ροπής και απόδοσης με την προσθήκη των βοηθητικών πτερυγίων. Αρχικά, η γεωμετρία της προπέλας καθώς και οι γεωμετρίες των πτερυγίων κεφαλής εισήχθησαν στο λογισμικό Solidworks όπου έγινε η ένωση τους με σκοπό τη δημιουργία της νέας προπέλας. Με τη χρήση του λογισμικού Ansys σχεδιάστηκαν οι όγκοι ελέγχου που περιβάλλουν τη γεωμετρία της προπέλας και πραγματοποιήθηκε η διακριτοποίηση τους. Ο ορισμός των οριακών και αρχικών συνθηκών καθώς και η επίλυση του προβλήματος έγινε στο λογισμικό Ansys CFX. Ακολούθησε σύγκριση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων της αρχικής προπέλας με τα πειραματικά δεδομένα και με τις προσθήκες των PBCF και CRPBCF. Τα αριθμητικά αποτελέσματα παρουσίασαν αύξηση στην πίεση του όμορους της προπέλας που συμβάλλει στην ταυτόχρονη αύξηση της παραγόμενης ώσης. Οι συντελεστές ώσης της προπέλας αυξήθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν, όμως οι συνολικοί συντελεστές ώσης παρουσίασαν μείωση. Τα βοηθητικά πτερύγια συνέβαλαν θετικά στη μείωση του συντελεστή ροπής του συστήματος. Τέλος, ο βαθμός απόδοσης σε όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν ήταν χαμηλότερος από τον αρχικό που ωθεί στο συμπέρασμα πως η γεωμετρία των βοηθητικών πτερυγίων που επιλέχθηκε δεν συμβάλλει θετικά στην βελτίωση των επιδόσεων της αρχικής προπέλας.