|
Title
|
تحليل برهمكنش سيال- سازه و انتشار ترك در پروانه شكافنده سطح
|
|
Type
|
Thesis
|
|
Keywords
|
پروانه شكافنده سطح، معادلات ناويراستوكس رينولدز متوسط، برهمكنش سيال-سازه، انتشار ترك، روش كانتور انتگرال، عمر خستگي
|
|
Abstract
|
پروانه هاي شكافنده سطح (SPP ) جهت دستيابي به سرعت هاي بالا در شناورهاي تندرو استفاده مي شود. اين پروانه ها در حالت نيمه مغروق و در محيط دوفازي آب و هوا فعاليت مي كنند. پره هاي اين پروانه دائما در آب فرو رفته و از آب بيرون مي آيد و در نتيجه تنش و جابجايي ناشي از بار سيكلي را تجربه مي كنند. در اين رساله، تأثير سيال بر سازه (FSI ) و انتشار ترك پروانه هاي SPP مورد بررسي قرار گرفته است. مطالعه تأثير سيال بر سازه در چهار نسبت مغروقيت 30%، 50%، 70% و 90% تحت ضريب پيشروي كم و زياد انجام شده است. كوپل معادلات ناوير استوكس رينولدز متوسط (RANS ) و تئوري الاستيسيته براي شبيه سازي ديناميك سيال و تغيير شكل سازه در نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي STAR-CCM+ استفاده شده است. تحليل در پنج موقعيت قرارگيري پره بعد از چند دور چرخش پروانه انجام شده است. مطالعه رشد ترك و خستگي چرخه بالا در پروانه بصورت عددي و با استفاده از روش المان محدود انجام شده است. بار سيكلي ناشي از فشار هيدروديناميكي روي پره با استفاده از شبيه سازي جريان اطراف پروانه در نرم افزار STAR-CCM+ محاسبه شده است. ترك اوليه در نزديكي ريشه پره فرض شده است و عمر خستگي با استفاده از معادله پاريس- اردوغان محاسبه شده است. نتايج نشان مي دهد كه در ضريب پيشروي 0.4، نسبت مغروقيت بالا، گشتاور، نيروي پيشرانه، راندمان، ماكزيمم جابجايي و ماكزيمم تنش را افزايش مي دهد. هنگامي كه ضريب پيشروي يك است، راندمان، ماكزيمم جابجايي و ماكزيمم تنش در نسبت مغروقيت 50% به بالا ثابت باقي مي ماند. ماكزيمم جابجايي در نوك پره رخ مي دهد در حالي كه ماكزيمم تنش در ريشه پره و در نزديكي لبه فرار رخ مي دهد. بيشترين تغييرشكل پره هنگامي رخ مي دهد كه پره وارد آب شده، بر سطح آب عمود شده و خارج مي شود. جريان دوفازي اطراف پره جابجايي آن را افزايش مي دهد. رشد ترك در 13 مرحله با استفاده از قانون مكانيك شكست الاستيك خطي و با مدل كانتورانتگرال انجام شده است. ترك نزديك ريشه پره عمر كمتري را دارد. همچنين تاريخچه زماني ماكزيمم بازشدگي دهانه ترك (CMOD ) و مولفه هاي تنش در نوك ترك به مدت زمان برهمكنش پره و آب بستگي دارد و زماني كه پره از آب بيرون مي آيد به شدت كاهش مي يابد.
|
|
Researchers
|
Mojtaba Pakian Bushehri (Student) , Mohammad Reza Golbahar (Primary advisor) , Parviz Malekzadeh (Advisor) , Ehsan Bahmyari (Advisor)
|