ارزیابی تأثیر جانمایی‌های مختلف طولی و عرضی بدنه‌های جانبی بر مقاومت شناور سه‌بدنه در آب آرام به روش تجربی و عددی

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 کارشناس ارشد، مهندسی معماری کشتی-سازه، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

اهمیت تغییر جانمائی طولی و عرضی بدنه‌های جانبی یک شناور سه‌بدنه بر مقاومت کل شناور در آب آرام بسیار مورد توجه بوده است. چرا که می‌توان با تغییر این جانمائی، مقدار مقاومت موج‌سازی را به حداقل رساند. در این پژوهش، برای صحت‌سنجی حل عددی، جانمائی طرح اصلی در آزمایشگاه بررسی شده و مقدار مقاومت و سایر متغیرهای مرتبط با آن به دقت ثبت شده است. سپس یک مدل عددی در نرم‌افزار OpenFOAM ایجاد شده و در یک تانک عددی، جزئیات جریان سیال اطراف شناور بررسی شده است. علاوه بر دقت مناسب نتایج حل عددی، می‌توان دریافت که تغییرات جانمائی عرضی بدنه‌های جانبی اثر قابل ملاحظه‌ای بر روی مقاومت کل شناور دارند. این در حالی است که در مورد این شناور ، اثرات تغییر جانمائی طولی بدنه‌های جانبی در مقاومت شناور بسیار محدود می‌باشد. فاصله‌ی عرضی بدنه‌های جانبی از بدنه‌ی اصلی بصورت بی‌بُعد و برای 4 جانمائی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و در خصوص جانمائی طولی نیز چنین فرآیندی تکرار شده است. تغییر جانمائی عرضی بدنه‌های جانبی می‌تواند منجر به کاهش ده درصدی در مقاومت کل یک شناور سه‌بدنه شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Andrews D and J.W. Zhang, Trimaran Ships the Configuration for the Frigate of the Future. Naval engineers journal, Vol. 107, No.3, pp. 77-94, 1995.
[2]     Benjamin B.A., An investigation of the resistance characteristics of powered trimaran side-hull configurations. Transaction of SNAME  Vol. 105, pp. 349-373, 1997.
[3]     Bertorello C., Bruzzone D., Cassella P., Zotti I., Trimaran Model Test Results and Comparison with Different High Speed Craft, in Practical Design of Ships and Other Floating Structure. Elsevier, pp. 143-149. 2001.
[4]     Kang K.J., C.J. Lee.  and D.H. Kim., Hull Form Development and Powering Performance Characteristics for a 2,500 ton Class Trimaran, Practical Design of ships and Other Floating Structures. Elsevier. p. 151-157, 2001.
[5]     Seif, M. S. and Amini, E., Performance Comparision Between Planing Monohull and Catamaran at High Froude Numbers.,  Iranian Journal of Science & Technology, Volume 28, Number B4
[6]              Degiuli, N., A. Werner, and I. Zotti. An experimental investigation into the resistance components of Trimaran configurations. In FAST 2005 International Conference on Fast Sea Transportation. 2005.
[7]     Ermina Begovic, Andrea Bove, Dario Bruzzone, Sebastiano Caldarella, Pasquale Cassella, Marco Ferrando, Emilio Tincani, Igor Zotti., Co-operative investigation into resistance of different trimaran hull forms and configurations. Australian Journal of Mechanical Engineering, Vol. 3, pp. 175-182, 2006.
[8]     Armstrong, T., On the performance of a large high-speed trimaran. Australian Journal of Mechanical Engineering, Vol. 3, pp. 123-131, 2006.
[9]     سیف م. و زاروکیان آ., بررسی تجربی مقاومت هیدرودینامیکی شناورهای سه‌بدنه. هشتمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، بوشهر، ایران، ۱۳۸۵.
[10] Thomas Mynard, Prasanta K Sahoo, Jon Mikkelsen, Don McGreer., Numerical and experimental study of wave resistance for trimaran hull forms. In 6th International Conference on High-Performance Marine Vehicles, 16th - 18th September, Naples, Italy, 2008.
[11] Jonathan Slutsky, Resistance and Component Hull Interactions of a High-Speed Trimaran Sealift Ship. Naval Surface Warfare Center Carderock DIV BETHESDA MD Hydromechanics Directorate, 2008.
[12] Royce, R., et al. Facility comparison on model calm water resistance characteristics of a trimaran. In ATTC 2010. 2010.
[13] WANG Zhong, LU Xiao-ping., Numerical Simulation of  Wave Resistance of Trimarans By Nonlinear Wave Making Theory With Sinking and Trim Being Taken Into Account. Journal of Hydrodynamics, 2011.
[14] Xu, M. and S.l. Zhang, A numerical study on side hull optimization for trimaran. Journal of Hydrodynamics, Vol. 23,  pp. 265-272, 2011.
[15] Pérez Fernández, R., SEAKEEPING IN THE NAVIGATION--EXAMPLE IN TRIMARAN SHIPS. International Journal for Traffic and Transport Engineering, Vol. 2(3), 2012.
[16] Yanuar, Gunawan, M. A. Talahatu, Ragil T. Indrawati and A. Jamaluddin., Resistance analysis of unsymmetrical trimaran model with outboard sidehulls configuration. Journal Marine Sci. Appl. Vol. 12, pp. 293-297, 2013
[17] Karim Akbari Vakilabadi Mohammad Reza Khedmati Mohammad Saeed Seif., Experimental study on heave and pitch motion characteristics of a wave-piercing trimaran. Transactions of FAMENA, Vol. 38(3), pp. 13-26, 2014
[18] M R Davis & D S Holloway., A comparison of the motions of trimarans, catamarans and monuhulls. Australian Journal of Mechanical Engineering, Vol. 4, pp. 183-195, 2007.
[19] Su, Y.-m., et al., Numerical and experimental analyses of hydrodynamic performance of a channel type planing trimaran. Journal of Hydrodynamics, Vol. 26(4), pp. 549-557, 2014.
[20] Chi, Y., F. Huang, and K. Hyunyul, Hydrodynamic optimization of a triswach. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, Vol. 26(6), pp. 856-864, 2015.
[21] Pavkov, M. and M. Morabito, Experimental Investigation of Trimaran Models in Shallow Water. Journal of Ship Production and Design, Vol. 30(2), pp. 66-78, 2014.
[22] Muscat-Fenech, C. and A.M.G. La Rosa, Resistance analysis for trimaran. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, Vol. 8(1), pp. 7-14, 2014.
[23] Changhwan Son , Prasanta K Sahoo , Vaibhav Aribenchi  and Srikanth Asapana, CFD Simulation of Resistance of Highspeed Trimaran Hullforms. In 13th International Conference on Fast Sea Transportation, FAST '2015, USA, September 2015.
[24] Deng, R., et al., The effect of trimming and sinkage on the trimaran resistance calculation. Procedia Engineering, No. 126, pp. 327-331, 2015.
[25] Luhulima, R.B., I.K.A.P. Utama, and A. Sulisetyono, Experimental Investigation into the Resistance Components of Displacement Trimaran at Various Lateral Spacings.
[26] Karim Akbari Vakilabadi, Mohammad Reza Khedmati, Abbas HasanAbadi, Alireza Mohammadi., Resistance Prediction for a Novel Trimaran with Wave Piercing Bow. IJMT Vol. 9, pp. 33-40, 2018.
[27] Lin Du, Hamid Hefazi and Prasanta Sahoo, Rapid resistance estimation method of non-Wigley. ships and Offshore Structures, March 2019.
[28]  م. مصدری، ش.وکیلی‌پور، م.سیدنیا، "تحلیل جریان ناپایا حول یک ایرفویل توربین باد نوسانی توسط کد متن‌باز OpenFOAM"، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، شماره 86، جلد 49، شماره 1، صفحه 329-338، بهار 1398.
[29] Jasak H. Error Analysis and Estimation for the Finite Volume Method with Applications to Fluid Flows, Ph.D. Thesis, Imperial College, London, UK, 1996.
[30] Rusche H. Computational Fluid Dynamics of  Dispersed Two-phase Flows at High Phase Fractions, Ph.D. Thesis, Imperial College, London, UK, 2002.
[31] Berberović E, Van Hinsberg N, Jakirlić S, Roisman I, Tropea C., Drop impact onto a liquid layer of finite thickness: dynamics of the cavity evolution. Physical Review E, Vol. 79(3), 36306. 2009.
[32] Menter FR. Review of the shear-stress transport turbulence model experience from an industrial perspective. International Journal of Computational Fluid Dynamics, Vol. 23(4), pp. 305–312, 2009.
[33]  ا. نجفی، م. علوی، "بررسی اثر انحنای عرضی شناور تندرو بر مؤلفه‌های هیدرودینامیکی آن"، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، شماره 92، جلد 50، شماره 3، صفحه 266-259، پاییز 1399.