SỬ DỤNG MÔ HÌNH RỐI KHÁC NHAU XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH  THỦY ĐỘNG LỰC CHÂN VỊT ỐNG ĐẠO LƯU

Nguyễn Chí Công; Lương Ngọc Lợi; Ngô Văn Hệ

doi:10.34238/tnu-jst.3510

SỬ DỤNG MÔ HÌNH RỐI KHÁC NHAU XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH THỦY ĐỘNG LỰC CHÂN VỊT ỐNG ĐẠO LƯU

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 19/08/20 Ngày hoàn thiện: 14/11/20 Ngày đăng: 30/11/20

Các tác giả

1. Nguyễn Chí Công, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Lương Ngọc Lợi, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Ngô Văn Hệ , Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Chân vịt ống đạo lưu được biết đến như một loại ống phun, là một loại thiết bị đẩy sử dụng cho tàu thủy được đặt bên trong một ống bao cố định. Thiết bị này được sử dụng nhằm cải thiện hiệu suất đẩy cho chân vịt đối với một số loại tàu như tàu cá, tàu kéo, tàu ngầm, những loại tàu có trọng tải lớn hay những tàu bị hạn chế về đường kính chân vịt. Trong bài báo này, nhóm tác giả sử dụng ba mô hình rối khác nhau gồm RNG k-e, k-w SST và k-w transition, để khảo sát dòng bao quanh chân vịt thông qua sử dụng công cụ mô phỏng số thương mại CFD. Các đặc tính thủy động lực của một hệ thống chân vịt ống đạo lưu có kể đến ảnh hưởng của mô hình rối khác nhau trong tính toán mô phỏng sẽ được phân tích cụ thể. Một chân vịt cụ thể có đường kính 3,65m, vận tốc quay 200 vòng/phút, tỷ số truyền 0,1730 được sử dụng trong tính toán, ống đạo lưu với mặt cắt ngang có biên dạng Naca 4415 được sử dụng trong nghiên cứu. Thông qua sử dung CFD, mô hình chân vịt đạo lưu được xây dựng, chia lưới, hiệu chỉnh lưới và tính toán. Các kết quả về đặc tính thủy động lực của chân vịt đạo lưu được phân tích cụ thể với ba mô hình rối sử dụng khác nhau được trình bày. Tiếp theo, các kết quả thu được gồm các hệ số thủy động lực, phân bố áp suất và các hệ số đặc tính chân vịt và ống đạo lưu sẽ được phân tích và thảo luận.

Từ khóa

chân vịt ống đạo lưu; ống bao chân vịt; mô hình rối; CFD; thủy động lực

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1]. L. Stipa, “Ala a turbina,” L’Aerotecnica, vol. 12, no. 10, pp. 653-674, 1931.

[2]. L. Kort, “Der neue dusenschrauben-antrieb,” Werft, Reederei und Hafen, vol. 15, pp. 1-15, 1934.

[3]. J. D. Van Manen, “Recent research on propellers in nozzles,” International Shipbuilding Progress, vol. 4, no. 36, pp. 395-424, 1957.

[4]. J. D. Van Manen, and A. Superina, “The design of screw propellers in nozzles,” International Shipbuilding Progress, vol. 6, no. 55, pp. 95-113, 1959.

[5]. J. D. Van Manen, “Effect of radial load distribution on the performance of shrouded propellers,” Transaction RINA, vol. 9 no. 93, pp. 185-196, 1962.

[6]. J. D. Van Manen, and M. W. C. Oosterveld, “Analysis of ducted propeller design,” Transaction SNAME, vol. 74, pp. 522-561, 1966.

[7]. M. W. C. Oosterveld, Wake adapted ducted propellers, Technical Report no. 345 at Netherlands Ship Model Basin, pp. 1-130, 1970.

[8]. F. Horn, “Beitrag zur theorie ummantelter schiffsschrauben,” Jahrbuch der schiffbautechnischen Gesellschaft, vol. 2, pp. 106-187, 1940.

[9]. F. Horn, and H. Amtsberg, “Entwurf von schiffsdusen systemen (kortdusen),” Jahrbuch der schiffbautechnischen Gesellschaft, vol. 44, pp. 141-206, 1950.

[10]. D. Ktichemann, and J. Weber, Aerodynamics of propulsion. McGraw-Hill, 1953.

[11]. A. J. Tachmindji, “The potential problem of the optimum propeller with finite number of blades operating in a cylindrical duct,” Journal of Ship Research, vol. 2, no. 3, pp. 23-32, 1958.

[12]. D. E. Ordway, M. M. Sluyter, and B. O. U. Sonnerup, Three-dimensional theory of ducted propellers, UNCLASSIFIED AD, 1960.

[13]. W. B. Morgan, A theory of the ducted propeller with a finite number of blades, Technical Report of University of California, 1961.

[14]. W. B. Morgan, “Theory of the annular airfoil and ducted propeller,” Proceedings of the Fourth Symposium on Naval Hydrodynamics, 1962, pp. 151-197.

[15]. G. A. Dyne, A method for the design of ducted propellers in a uniform flow, Technical Report no. 62; Swedish state Shipbuiding Experimental Tank, 1967.

[16]. P. G. Ryan, and E. J. Glover, “A ducted propeller design method: a new approach using surface vorticity distribution techniques and lifting line theory,” Trans RINA, vol. 114, pp. 545-563, 1972.

[17]. W. B. Morgan, and E. B. Caster, “Comparison of theory and experiment on ducted propellers,” Proceedings of the 7th Symposium on Naval Hydrodynamics, 1968, pp. 1311-1349.

[18]. N. Caracostas, “Off design performance analysis of ducted propellers,” Proceedings Propellers/Shafting ’78 Symposium, SNAME, 1978, pp. 31-38.

[19]. S. Tsakonas, W. R. Jacobs, and M. R. Ali, “Propeller-duct interaction due to loading and thickness effects,” Proceedings of the Pro-pellers/Shafting ’78 Symposium, SNAME, 1978.

[20]. R. Van Houten, Analysis of ducted propellers in steady flow, Technical Report, Airflow Research and Manufacturing Corp, 1986.

[21]. J. E. Kerwin, S. A. Kinnas, J. T. Lee, and W. Shih, “A surface panel method for the hydrodynamic analysis of ducted propellers,” Trans SNAME, vol. 95, pp.1-22, 1987.

[22]. S. A. Kinnas, and W. B. Coney, “On the optimum ducted propeller loading,” Proceedings Propellers ’88 Symposium, 1988, pp. 1.1-1.13.

[23]. W. B. Coney, “A method for the design of a class of optimum marine propulsors,” Ph.D. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1989.

[24]. S. A. Kinnas, and W. B. Coney, “The generalised image model - an application to the design of ducted propellers,” Journal of Ship Research, vol. 36, pp. 197-209, 1992.

[25]. J. Baltazar, and J. A. C. Falcao de Campos, “On the modelling of the flow in ducted propellers with a panel method,” Proceedings of the 1st International Symposium on Marine Propulsors, 2009, vol. 9, pp. 1-15.

[26]. F. Celik, M. Guner, and S. Ekinci, “An approach to the design of ducted propeller,” Transaction B: Mechanical Engineering, Scientia Iranica, vol. 17, no. 5, pp. 406-417, 2010.

[27]. M. Abdel-Maksoud, and H. J Heinke, “Scale effects on ducted propellers,” Proceedings of the 24th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2002, pp. 1-16.

[28]. J. Kim, E. Paterson and F. Stern, “Sub-visual and acoustic modeling for ducted marine propulsor,” Proceedings of the 8th International Conference on Numerical Ship Hydrodynamics, 2003, pp. 22-25.

[29]. T. Wang, L. D. Zhou, and X. Zhang, “Numerical simulation of 3-D integrative viscous complicated flow field around axisymmetric body with ducted propulsion,” Journal of Ship Mechanics, vol. 7, no. 2, pp. 21-32, 2003.

[30]. M. Hoekstra, “A rans-based analysis tool for ducted propeller systems in open water condition,” International shipbuilding progress, vol. 53, no. 3, pp. 205-227, 2006.

[31]. A. Sanchez-Caja, J. V. Pylkkanen, and T. P. Sipila, “Simulation of the incompressible viscous flow around ducted propellers with rudders using a ranse solver,” Proceeding of the 27th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2008, pp. 1-11.

[32]. H. Haimov, J. Vicario, and J. Del Corral, “Ranse code application for ducted and endplate propellers in open water,” Proceedings of the Second International Symposium on Marine Propulsors, 2011, pp. 1-9.

[33]. ANSYS, Inc, ANSYS Fluent Theory Guide, 2013, vol. 14.0, pp. 1-814.

[34]. J. Carlton, Marine Propellers and Propulsion, Butterworth, Heinemann, 2012, pp. 1-544.

[35]. P. John, and P. A. Breslin, Hydrodynamics Of Ship Propellers. Cambridge University Press, 1993, pp. 1-600.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.3510

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ