طراحی،تحلیل ، شبیه سازی و بهینه سازی ویک
طراحی،تحلیل ، شبیه سازی و بهینه سازی ویک
پروانه ها تاکنون بالاترین میزان تولید صدا از کشتیها (با اختلاف حداقل 10 دسی بل از سایرین) را در مهمترین دامنه فرکانس زیر 300 هرتز را به خود اختصاص داده است. با این حال، علت اصلی تولید این صدا و خصوصیات آن تاکنون رفع نشده است، زیرا در چهارچوب هاي دیگر مانند ایمنی، راحتی و آسایش پرسنل و موارد فنی دیگر نمی گنجد. در صورت وجود امکان توصیف فرایند تولید صدا می توان شیوه هایی براي کاهش صداي تولید شده اندیشید. تغییراتی از قبیل طراحی متفاوت پروانه ها، اقدامات ثانویه (مانند تهویه جزئی با هوا) و غیره را می توان پس از درك شرایط تولید این صدا اعمال نمود.
آنچه لابراتوار تخصصی شبیه سازی مهندسی سیملب انجام میدهد:
در مرحله اول پس از بررسی ویک و انواع ویکهاي تولیدي عملکرد شناور در حال حرکت و نشانه هایی که درمحیط دریا از خود بجا میگذارد مورد بررسی و تجزیه وتحلیل قرار می گیرد. در مرحله دوم مهمترین عوامل تولید ویک درشناور و ماهیت پدیده ویک بدنه و پروانه مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله سوم فرم بدنه و پروانه شناور مورد نظر مدلسازي گردیده و مدلهاي تولید شده توسط نرم افزار مورد تحلیل قرار می گیرد. نتایج استخراج شده میزان اثر تولید ویک توسط بدنه و پروانه را در اختیار مشتری قرار میدهد .
بررسی و تجزیه و تحلیل دقیق این اثرات میتواند به صورتهاي مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در مرحله طراحی میتوان از این مفاهیم و اطلاعات جهت طراحی بهینه و کاهش اثرات ویک شناور استفاده نمود. مهمترین عامل تولید ویک در یک شناور، ابتدا پروانه و سپس بدنه میباشد. به همین دلیل امکان مدل سازی عددی کامل و همزمان بدنه شناور با پروانه درحال چرخش، و استفاده از روش های بهینه سازی پیشرفته چند هدفه در سیملب فراهم شده است.هنگامی که یک جسم (کشتی، زیر دریایی، اژدر و … ) در آب در حال حرکت میباشد بواسطه حرکت آن یک توزیع سرعت و نتیجتاً براساس قانون برنولی یک توزیع فشارغیر یکنواخت در پشت جسم شکل میگیرد، وجود پدیده موجسازي، ویسکوزیته سیال و ایجاد لایه مرزي باعث میشود تا جریانی در اطراف و خصوصاً پاشنه شناور شکل گیرد که با دور شدن از جسم به فرم واگرا پخش شده و در نهایت در فاصله معینی از منبع کاملاً میرا میشود. این جریان پایین دست را ویک شناور مینامند.
ویک پتانسل: عبارت است از میدان ویک، زمانی که کشتی در سیال ایده ال بدون احتساب اثرات ویسکوزیته حرکت میکند.
ویک اصطکاکی: دراثر درنظر گرفتن ویسکوزیته براي جریان عبوري پیرامون بدنه شناور وبر اساس رشد لایه مرزي بر روي بدنه که براي شناور واقعی مغشوش است، تعریف میگردد . ویک موج سازي: ناشی از حرکت ذرات سیال پیرامون بدنه درسیستم امواج ثقلی ناشی ازحرکت شناورها درسطح آزاد و همچنین حرکت ملحقات مختلف شناوردرزیر سطح آزاد می باشد. درواقع این ویک که درشکل – 1 نشان داده شده است شامل سیستم موج در سینه، پاشنه و شانه جلویی و عقبی شناور می باشد. ویک اسمی: ویک تولیدي توسط شناور بدون حضور پروانه میباشد. ویک مؤثر: ویک تولیدي توسط شناور و پروانه هنگامی که پروانه درپاشنه کشتی درحال کار کردن میباشد.لابراتوار تخصصی شبیه سازی مهندسی سیملب
Engineering Simulation Laboratory-ESimLab
شناور در حال حرکت، نشانه هایی در محیط دریا از خود بجا میگذارد که در واقع شناسنامه آن شناور محسوب میشود. از جمله این اثرات میتوان به میدان مغناطیسی بدنه، صدا، حرارت و جریان ویک اطراف بدنه اشاره نمود. درچند دهه اخیر، دنباله ناشی ازاجسام شناوردریایی، بعنوان یک عامل شناسایی توسط اژدرها مورد استفاده قرارگرفته است. اژدرها براي ردگیري شناورها و برخورد به آنها ازمکانیزمی استفاده میکنند که براساس تعقیب جریان آب ناشی ازحرکت شناور شکل میگیرد. دنباله تولیدي یک شناور بسیاري از مشخصات شناوررا با خود به همراه دارد و درصورتیکه اژدري براي هدف قرار دادن شناوري رها شده باشد، میتوان با استفاده از یک شناور مجازي بدون سرنشین دنبالهاي شبیه شناور اصلی را تولید کرد بطوریکه جریان ناشی از دنباله توسط سنسورهاي اندازه گیري قابل ردگیري بوده و ضمن فریب ، شناور مجازي بدون سرنشین بجاي شناور اصلی مورد اصابت قرار گیرد.
کشتیها و سایر اشیایی که نزدیک یا روي سطح آزاد آب حرکت میکنند، تحت تأثیر سه نیروي غالب قرار میگیرند که شامل اینرسی، جاذبه و لزجت میباشد. امواج بطور عمده توازنی بین عامل اول و دوم هستند. نقش لزجت در سطح بسیار نزدیک به جسم، یعنی در یک لایه مرزي باریک بسیار برجسته است و بخش بزرگی از نیروي درگ کل را تشکیل میدهد. هنگامی که یک جسم شناور در عمق و یا سطح آب حرکت میکند، وجود پدیده موج سازي، ویسکوزیته سیال و ایجاد لایه مرزي باعث میشود تا جریانی در اطراف و خصوصاً پاشنه شناور شکل گیرد که با دور شدن از جسم به فرم واگرا پخش شده و در نهایت در فاصله معینی از منبع کاملاً محو شود. ویک با توجه به نوع آن میتواند پدیده خطی، غیرخطی و نوسانی باشد و لذا نیروهاي پسا و ارتعاشی به مولد آن وارد سیستم میگردند. این پدیده باعث ایجاد تغییرات میدان سرعت در پشت جسم گردیده که اثرات آن به صورت موج یا ورتکس در پشت جسم ایجاد میشود. هر گونه نوسانات جریان در محیط باعث تغییرات فازي سیال می شود. این تغییرات ممکن است در بعضی نقاط باعث ایجاد کاویتی (حفره) گردد که ایجاد حفره منجر به تولید نویز میشود. عوامل بوجود آورنده ویک شناورها بطور کلی به دو دسته عوامل سطحی و زیر سطحی تقسیم بندي میگردند. از جمله عوامل سطحی این پدیده می توان به امواج سطحی ناشی از حرکت رو به جلوي بدنه در سینه و پاشنه و همچنین پارامترهاي مختلف پدیده موج سازي پیرامون شناورها اشاره کرد. از عوامل زیر سطحی نیز می توان وجود لایه مرزي و وقوع پدیده جدایش جریان، اندرکنش بین بدنه و پروانه، تشکیل جریان هاي گردابی و همچنین ویک مغشوش ناشی از سیستم رانش در پاشنه و دیگر ملحقات زیر سطحی شناور را نام برد.