مشخصات پژوهش

عنوان	تحلیل برهمکنش سیال- سازه و انتشار ترک در پروانه شکافنده سطح
نوع پژوهش	پایان‌نامه
کلیدواژه‌ها	پروانه شکافنده سطح، معادلات ناویراستوکس رینولدز متوسط، برهمکنش سیال-سازه، انتشار ترک، روش کانتور انتگرال، عمر خستگی
چکیده	پروانه های شکافنده سطح (SPP ) جهت دستیابی به سرعت های بالا در شناورهای تندرو استفاده می شود. این پروانه ها در حالت نیمه مغروق و در محیط دوفازی آب و هوا فعالیت می کنند. پره های این پروانه دائما در آب فرو رفته و از آب بیرون می آید و در نتیجه تنش و جابجایی ناشی از بار سیکلی را تجربه می کنند. در این رساله، تأثیر سیال بر سازه (FSI ) و انتشار ترک پروانه های SPP مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه تأثیر سیال بر سازه در چهار نسبت مغروقیت 30%، 50%، 70% و 90% تحت ضریب پیشروی کم و زیاد انجام شده است. کوپل معادلات ناویر استوکس رینولدز متوسط (RANS ) و تئوری الاستیسیته برای شبیه سازی دینامیک سیال و تغییر شکل سازه در نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی STAR-CCM+ استفاده شده است. تحلیل در پنج موقعیت قرارگیری پره بعد از چند دور چرخش پروانه انجام شده است. مطالعه رشد ترک و خستگی چرخه بالا در پروانه بصورت عددی و با استفاده از روش المان محدود انجام شده است. بار سیکلی ناشی از فشار هیدرودینامیکی روی پره با استفاده از شبیه سازی جریان اطراف پروانه در نرم افزار STAR-CCM+ محاسبه شده است. ترک اولیه در نزدیکی ریشه پره فرض شده است و عمر خستگی با استفاده از معادله پاریس- اردوغان محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که در ضریب پیشروی 0.4، نسبت مغروقیت بالا، گشتاور، نیروی پیشرانه، راندمان، ماکزیمم جابجایی و ماکزیمم تنش را افزایش می دهد. هنگامی که ضریب پیشروی یک است، راندمان، ماکزیمم جابجایی و ماکزیمم تنش در نسبت مغروقیت 50% به بالا ثابت باقی می ماند. ماکزیمم جابجایی در نوک پره رخ می دهد در حالی که ماکزیمم تنش در ریشه پره و در نزدیکی لبه فرار رخ می دهد. بیشترین تغییرشکل پره هنگامی رخ می دهد که پره وارد آب شده، بر سطح آب عمود شده و خارج می شود. جریان دوفازی اطراف پره جابجایی آن را افزایش می دهد. رشد ترک در 13 مرحله با استفاده از قانون مکانیک شکست الاستیک خطی و با مدل کانتورانتگرال انجام شده است. ترک نزدیک ریشه پره عمر کمتری را دارد. همچنین تاریخچه زمانی ماکزیمم بازشدگی دهانه ترک (CMOD ) و مولفه های تنش در نوک ترک به مدت زمان برهمکنش پره و آب بستگی دارد و زمانی که پره از آب بیرون می آید به شدت کاهش می یابد.
پژوهشگران	مجتبی پاکیان بوشهری (دانشجو)، محمدرضا گل بهار حقیقی (استاد راهنما)، پرویز ملک زاده (استاد مشاور)، احسان بهمیاری (استاد مشاور)