فهرست مطالب

مهندسی شناورهای تندرو - پیاپی 58 (بهار و تابستان 1400)

نشریه مهندسی شناورهای تندرو
پیاپی 58 (بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/24
  • تعداد عناوین: 8
|
  • کریم اکبری وکیل آبادی*، عباس حسن آبادی، حسین بردیده صفحات 3-9
    یکی از مهمترین فاکتورها در بهره گیری از شناورهای نظامی، قابلیت مانورینگ بسیار زیاد می باشد. تعیین فاصله بهینه بین پروانه های و از بدنه شناورها و از طرفی زاویه جریان ورودی به پروانه ها از مسایل بسیار پیچیده بوده که طراحان کشتی ها نگاه ویژه ای به آن دارند. در این مقاله به شبیه سازی و نحلیل هیدرودینامیکی یک شناور نظامی با در نظر گرفتن دو پروانه مخالف چرختده، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته است. جهت شبیه سازی این فرایند از نرم افزار فلوینت 14/5 استفاده شده است. یکی از بخشهایی که شکل آن در میزان نیروهای مقاومت وارد بر بدنه شناور موثر است، شکل پاشنه شناور می باشد. در این تحقیق از فرم بدنه شناور فریگیت DTMB5415 استفاده شده است که در قسمت اول با تغییر دادن زاویه انحنا و جابجایی محل انحنای پاشنه، در چند حالت بهترین شکل پاشنه از نقطه نظر هیدرودینامیکی انتخاب شده است. در مرحله بعد دو پروانه از نوع پروانه های مخالف چرخنده را در پشت پاشنه انتخابی قرار داده و برای زاویه شافت صفر درجه و دو درجه، تحلیل صورت گرفته است. برای شبیه سازی جریان آشفته از مدل دو معادله ای k-ɛ RNG استفاده شده است. تحلیل به صورت جریان دو فاز در نظر گرفته شده و مدلسازی جریان دو فازی نیز با در نظر گرفتن روش volume of fluid method تحقق یافته است.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی سه بعدی، مدل آشفتگی k-ɛ RNG، مدل دو فازی VOF
  • مرید عباس حسن وند* صفحات 10-17

    اثرات منفی پدیده تغییر اقلیم درآینده با توجه به توسعه سریع صنعت و فناوری و توجه کمتر به محیط زیست، شدت زیادی خواهدداشت که این موضوع به عنوان خطر و تهدید جدی، برای آینده بشریت بوده و بنابراین بررسی دقیق وضعیت اقلیم کره زمین ضروری می باشد. هیت بین دولتی تغییر اقلیم IPCC با هدف اصلی شناخت جنبه های تغییراقلیم و بخصوص چگونگی اثر فعالیتهای انسانی برآن، مجموعه ای از گزارشهای ارزیابی و تخصصی منتشر نموده که به عنوان معتبرترین منابع اطلاعاتی درمورد تغییرات اقلیمی شناخته میشوند و تاکنون گزارشهای ارزیابی اول،دوم، سوم و چهارم تهیه و منتشر کرده است. هییت بین دولتی تغییراقلیم در تدوین گزارش پنجم ارزیابی خود از سناریوهای جدیدRCP تحت عنوان نماینده-های خطوط سیر غلظتهای گوناگون گازهای گلخانه ای استفاده کرده است. با توجه به بررسی تغییر اقلیم در نقاط مختلف جهان ،این تحقیق به بررسی تغییرات در محدوده ای از خلیج فارس از کشور ایران پرداخته است. نتیجه بررسی ، بدست آورن نمودارهای پیش بینی بلند مدت ومشاهده روند دمای هوا برای این منطقه در بلند مدت ، از سال 1950تا سال 2100می باشد. از مدلهای مختلف سناریوهای هیات بین الدول تغییر اقلییم IPCC پیش بینی مدلهای CNRM-CM5 و MIROC-CHEM برای شبیه سازی پیش بینی انتخاب شد ودمای حداکثری ودمای حداقلی پیش بینی ونتایج پیش بینی مدل برای سه منطقه قشم وابوموسی وبوشهر واقع در خلیج فارس ترسیم و بررسی شد ، جهت بررسی دقیق تر و مقایسه بین داده های مدل وداده های موجود مشاهده ای با استفاده از نمودار تیلورمقدار انحراف معیارو ضریب همبستگی و ضریب خطای محاسبه مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: دما، تغییر اقلیم، خلیج فارس، سناریوهای RCP
  • محمدرضا پالوج* صفحات 18-39

    هر خط انتقال الکتریکی که شامل انتقال توان یا سیگنال الکتریکی باشد، نیاز به تطبیق پارامترهای الکتریکی بین طبقات مختلف مثل راه انداز ، منبع، کابل، الکترونیک فرستنده و گیرنده و المان فرستنده و گیرنده مثل آنتن یا مبدل سیگنال، دارد؛ چرا که انتقال حداکثر توان و حفظ سیگنال انتقالی به لحاظ دامنه و شکل موج، در بین طبقات یک هدف اساسی می باشد. در طراحی مدار یا شبکه تطبیق امپدانس الکتریکی (EIMN) برای حسگرهای پیزوالکتریک، عملگرها و مبدل ها نیاز به بررسی دقیق فرکانس های کار، امپدانس فرستنده یا گیرنده، منبع تغذیه یا امپدانس راه انداز و امپدانس الکترونیک گیرنده و نیز تحلیل پارامترهای موثر بر آن ها دارد. در این مقاله، آخرین و پرکاربرد ترین روش ها و عوامل موثر تطبیق امپدانس حسگرها و مبدل های پیزوالکتریک تحت بررسی در دنیا که بر اساس آن کارهای اجرایی انجام شده و با توجه ویژه به مقالاتی که بر اساس نتایج عملی مکتوب شده است، ارایه شده و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. همچنین، مدارهای معادل پرکاربرد و معروف پیزوالکتریک، انتخاب هر یک، انواع روش های تطبیق امپدانس، معرفی برخی از نرم افزارهای مورد استفاده در این مبحث در بین بخش ها معرفی و عوامل کاری و محیطی موثر و بیشتر بررسی شده، تشریح و ارایه خواهد شد.

    کلیدواژگان: شبکه تطبیق امپدانس، مدار معادل پیزو الکتریک، مبدل&lrm، های پیزوالکتریک، سونار و اکوستیک
  • محمد مرادی* صفحات 40-51
    موتورهای احتراق داخلی به عنوان مولد نیرو محرکه و قلب تپنده وسایل نقلیه اهمیت و جایگاه ویژه ای در صنعت حمل و نقل دارند. آنچه که در سالیان اخیر با توجه به شرایط و قوانین جهانی در مورد الزامات زیست محیطی و مصرف بهینه انرژی، از اولویت-های شرکت های تولیدی و بهینه سازی این موتورها می باشد، استفاده حداکثری از ظرفیت یک محصول با بهره وری بالا و مصرف بهینه سوخت می باشد؛ لذا موضوعات توان، گشتاور و مصرف سوخت بیشتر از سایر مولفه های موتور مورد توجه می باشد. برای استفاده حداکثری از ظرفیت یک موتور احتراق داخلی تولید شده و یا ارتقاء آن دو راه حل پیشنهادی متصور است. راه حل اول بررسی و مطالعه مولفه های هندسی موتور و باز طراحی آن از لحاظ ابعادی است. راه حل دوم بررسی مولفه های فنی (پارامترهای اصلی) موتور و احصاء راه حل بهینه نمودن آن ها می باشد که با تغییرات جزیی در برخی از قطعات غیر اصلی موتور این امکان میسر است. در این مقاله به صورت مروری با مطالعه و بررسی مقالات، کتب و منابع مربوط به کارگاه های تخصصی همایش های ارایه شده در این زمینه، این دو راه حل از دو دیدگاه افزایش توان موتور به صورت نظری و بازده های خروجی موتور مورد بحث گذاشته شده است و پس از بررسی هر یک، راه حل و پیشنهاداتی برای افزایش توان این موتورها ارایه شده است.
    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، توان، گشتاور، راندمان خروجی موتور
  • محمودرضا عباسی کاریزبالا* صفحات 52-57

    یک مدل هیدرودینامیکی سه بعدی برای مطالعه گردش آب در خلیج فارس با استفاده از مدل FVCOM اجرا شد. این مدل شامل عمق سنجی های دقیق خلیج فارس، رژیم بلند مدت باد، تبخیر، بارش، دمای سطحی و نیز ورودی آب از رودخانه اروند بود. داده های مرزی شامل تغییرات تراز جزر و مدی آب و نیز تغییرات دما و شوری آب ورودی به مدل بود. مدل سازی در یک بازه بلند مدت 16 ساله انجام شد. نتایج مدل با داده های میدانی تراز آب و سرعت های جریان با استفاده از پارامترهای آماری ریشه میانگین مربعات خطاهای تخمین (RMSE) و ضریب همبستگی مورد مقایسه قرار گرفتند. تغییرات تراز آب و مولفه ای سرعت افقی آب دارای همبستگی بالایی با داده های میدانی بودند و درصد خطای بسیار پایینی را نشان می دهند. همچنین الگوی جریانات باد رانده در سطح و عمق درخلیج فارس، کاملا با نتایج پژوهش های معتبر قبلی همخوانی داشتند. نتایج مدل نشان دهنده توانایی مدل در استفاده از آن در پژوهش های دریایی است.

    کلیدواژگان: خلیج فارس، مدل سازی، FVCOM، گردش آب، دما، شوری
  • علی اصغر مقدس اهنگری*، محمدسعید شمشیری، سید مجتبی علوی جم، مرتضی ابراهیمی صفحات 58-65

    یکی از پدیده های نامطلوب در دستیابی شناورهای تندرو به سرعت های بالا، پدیده ناپایداری طولی می باشد. این پدیده که در واقع کوپل ناپایدار بین هیو و پیچ است موجب آسیب به شناور، تجهیزات و خدمه می گردد. به منظور ارزیابی و محاسبه دقیق سرعت وقوع این پدیده در مراحل طراحی لازم است تا تحلیل عددی یا تست مدل انجام پذیرد. لذا وجود مجموعه داده معتبر جهت اعتبارسنجی این تحلیل ها بویژه تحلیل عددی امری ضروری می باشد. در این مقاله با معیار قراردادن تریم دینامیکی به عنوان معیار وقوع پورپویزینگ در شناور تندرو، به اندازه گیری مقدار این تریم در سرعت های مختلف بر روی یک نمونه شناور کوگار بدون پله در دریا پرداخته شده است. این نتایج نشان می دهد، تریم دینامیکی با افزایش سرعت روند افزایشی داشته و پس از قرارگیری شناور در حالت پروازی، به تدریج کاهش یافته و به یک مقدار تقریبا ثابت در سرعت های بالا میل می کند.

    کلیدواژگان: پورپویزینگ، تست دریا، شناور تندرو، تریم دینامیکی
  • سید مهدی ساجدی* صفحات 66-73

    شناور تندرو از جمله سازه های دریایی است که دارای طراحی پیچیده می باشد. پایداری و سرعت دو فاکتور مهم در ساخت شناور تندرو است. جذابیت و پیچیدگی این نوع شناور باعث شده است، محققین بسیاری در این زمینه فعالیت کنند. در این مقاله به بررسی تجربی تاثیر ودج بر روی پایداری و مقاومت شناور تندرو تک بدنه پرداخته شده است. شناور مورد بررسی دارای ددرایز ثابت بوده و نسبت صول به عرض آن 4.8 می باشد. تست ها در اعداد فرود عرضی 0.1 الی 4.26 در آزمایشگاه ملی دریایی خلیج فارس انجام شده است. پارامترهای اندازه گیری به ترتیب تریم، رایزآپ، مقاومت، طول خیس چاین و کیل می باشد. شناور در سرعت 8 متر بر ثانیه ناپایدار می شود. برای پایدار شدن شناور از یک ودج استفاده می شود که دارای ارتفاع 5 و طول 92 ملیمتر می باشد. مقاومت شناور در این حالت کمتر می شود و پروپویزینگ شناور از بین می رود.

    کلیدواژگان: شناور تندرو، مدل آزمایشگاهی، ودج، پروپویزینگ، مقاومت
  • سعید کرمی*، روح الله هادیپور گودرزی، عسگری براریان صفحات 74-87

    امروزه حمل و نقل دریایی در حال افزایش و احتمال تصادم شناورها در مناطق پر تراکم افزایش یافته است. در این راستا بهبود عملکرد مانور شناور بطور مستقیم روی اقتصاد و امنیت ناوبری اثر می گذارد. بنابراین مطالعه پارامترهای مانور، موضوعی الزامی در فرآیند طراحی کشتی است. در این مطالعه معتبرسازی نتایج بواسطه عدم قطعیت و تایید برای شناور مرجع KCS انجام شده است. شناور مرجع در عدد فرود 201/0 در حالت سه درجه آزادی شامل : سرج، هیو و پیچ و شرایط آب آرام مورد بررسی قرار گرفت. سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. تایید و اعتباربخشی طبق توصیه نامه ITTC بوسیله سه سطح شبکه بندی انجام و مقدار عدم قطعیت عددی نیز تخمین زده شد. مقدار عدم قطعیت کمتر از 12 درصد و خطای عددی نسبت به تجربی نیز کمتر از 6 درصد استخراج گردید. تطابق مناسبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی ارایه شد. به منظور مدلسازی جریان حول بدنه از مدل دو فازی VOF و مدل آشفتگی DES بهره گرفته شد. اثر پروانه به روش دیسک محرک و طی یک روند نمای در پاشنه شناور وارد گردید.

    کلیدواژگان: روش حجم محدود، دینامیک سیالات محاسباتی، مدل حرکت صفحه ای، اسوی و یاو خالص، استاندارد IMO
|
  • Karim Akbari Vakilabadi *, Abbass Hasanabadi, Hossien Bardideh Pages 3-9
    One of the most important factors in using military vessels is the ability to maneuvering. Determining the distance between the impellers and the body of the boats and the angle of the flow into the butterflies are very complex issues that ship designers particularly look at. In This article investigated the hydrodynamic modeling and analysis of a military vessel by taking two anti-rotating propeller using computational fluid dynamics. Fluent 5.14 software is used to simulate this process. The stern of the vessel is one of the components that it’s shape is effective on the resistance forces acting on the body of the vessel. The target vessel in this article was Frigate DTMB5415. First by altering the angle of the stern and displacement of the curvature of the stern, the best stern chosen from hydrodynamic point of view. Then two anti-rotating propeller was placed at the back of the chosen stern and analysis was performed for the shaft angles equal to zero and two degree respectively. Simulation of turbulent flow was performed by using k- ɛ RNG model with two equation. Two phase flow were considered for the analysis and modeling of two phase flow was carried out by volume of fluid method.
    Keywords: Computational Fluid Dynamics, 3D Simulation, k-ɛ RNG turbulent model, VOF two phase model
  • Morid Abbas Hassanvand * Pages 10-17

    The negative effects of climate change in the future due to the rapid development of industry, technology and less attention to the environment, this will be a very serious issue as it is a serious threat to the future of humanity as Earth's climate is essential. Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC with the primary objective of recognizing the aspects of climate change and in particular how human activities affect it, the Board has published a collection of evaluation and expert reports that are the most authoritative sources of information on climate change are well known have documented and the results announced them in first, second, third and fourth assessment reports. The Intergovernmental Panel on Climate Change has used the new RCP scenarios as representatives of trajectories of different concentrations of greenhouse gases in compiling its fifth evaluation report. According to the study of climate change in different parts of the world, this study has studied the changes in the Persian Gulf region of Iran. The result of the study is obtaining long-term forecast charts and observing the trend of temperature for this region in the long term from 1950 to 2100, from different models of IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change scenarios, CNRM-CM5 and MIROC-CHEM prediction models were selected for prediction simulation and maximum temperature and minimum temperature prediction and the model was drawn and studied for three regions of Qeshm, Abu Musa and Bushehr located in the Persian Gulf

    Keywords: Temperature, Climate Change, Persian Gulf, RCP Scenarios
  • Mohammadreza Palooj * Pages 18-39

    Any electrical transmission line that includes power transmission or electrical signal requires the matching of electrical parameters between different classes such as driver, source, cable, transmitter and receiver electronics, and transmitter and receiver elements such as antenna or signal converter; Because the transmission of maximum power and maintenance of the transmission signal in terms of amplitude and waveform, is a basic goal among the classes. In designing an electrical impedance matching circuit or network (EIMN) for piezoelectric sensors, actuators and converters requires careful consideration of operating frequencies, transmitter or receiver impedance, power supply or driver impedance, and receiver electronic impedance, as well as analysis of parameters affecting them. In this article, the latest and most widely used methods and effective factors for matching the impedance of sensors and piezoelectric converters under study in the world, based on which executive work has been done and with special attention to articles written based on practical results, are presented and studied. Has been analyzed. Also, the most widely used and well-known piezoelectric equivalent circuits, the selection of each, the types of impedance matching methods, the introduction of some of the software used in this topic are introduced between the sections and effective and more studied working and environmental factors will be explained and presented.

    Keywords: Impedance matching network, piezoelectric equivalent circuit, piezoelectric transducer, sonar, acoustic
  • Mohamad Moradi *, Mohamad Moradi Pages 40-51
    Internal combustion engines have a special importance and place in the transportation industry as generators of propulsion and the beating heart of vehicles. In recent years, according to global conditions and laws on environmental requirements and energy efficiency, is one of the priorities of manufacturing companies and optimization of these engines, Maximum use of the capacity of a product with high productivity and optimal fuel consumption; Therefore, the issues of power, torque and fuel consumption are more important than other engine components. To maximize the capacity of an internal combustion engine produced or upgraded, two proposed solutions are considered. The first solution is to study and study the geometric parameters of the engine and redesign it in terms of dimensions. The second solution is to study the technical components (main parameters) of the engine and calculate the solution to optimize them, which is possible with minor changes in some non-main parts of the engine. In this article, by reviewing and reviewing articles, books and resources related to specialized workshops and conferences presented in this field, These two solutions are discussed theoretically from two perspectives of increasing engine power and engine output efficiencies and after reviewing each, solutions and suggestions to increase the power of these engines are provided.
    Keywords: Internal Combustion Engine, power, torque, engine output efficiency
  • MahmudReza Abbasi Karizbala * Pages 52-57

    A three-dimensional hydrodynamic model was implemented to study water circulation in the Persian Gulf using the FVCOM model. This model included accurate depth measurements of the Persian Gulf, long-term wind regime, evaporation, precipitation, surface temperature and also water inflow from Arvand River. Boundary data included changes in water tidal level as well as changes in temperature and salinity of water entering the model. Modeling was performed over a long period of 16 years. The results of the model were compared with field data on water level and flow velocities using the statistical parameters of root mean square estimation errors (RMSE) and correlation coefficient. Changes in water level and horizontal water velocity components had a high correlation with field data and showed a very low error rate. Also, the pattern of wind currents at the surface and depth in the Persian Gulf were completely consistent with the results of previous valid studies. The results of the model show the ability of the model to use it in marine research.

    Keywords: Persian Gulf, Modeling, FVCOM, water circulation, Temperature, salinity
  • Aliasghar Moghaddas Ahangari *, MohammadSaeed Shamshiri, Seyed Mojtaba Alavijam, Morteza Ebrahimi Pages 58-65

    One of the undesirable phenomena in the achievement of planing vessels at high speeds is the phenomenon of longitudinal instability. This phenomenon, which is in fact an unstable coupling between heave and pitch, causes damage to the vessel, equipment and crew. In order to evaluate and accurately calculate the speed of occurrence of this phenomenon in the design stages, it is necessary to perform numerical analysis or model testing. Therefore, the existence of a valid data set to validate these analyzes, especially numerical analysis is essential.In this paper, by setting the dynamic trim as a criterion for the occurrence of porpoising in a planing boat, the amount of this trim at different speeds is measured on a sample of a cougar boat without steps in the sea. These results show that the dynamic trim has an increasing trend with increasing speed and after the float is in planing mode, it gradually decreases and tends to an almost constant value at high speeds.

    Keywords: Porpoising, sea trial tests, planing boat, dynamic trim
  • Seyed Mehdi Sajedi* Pages 66-73

    High speed craft is one of the most sophisticated marine vehicles. Stability and speed are two important factors in the construction of planing hulls. The attractiveness and complexity of this type of vessel has led many researchers to work in this field. In the current paper, the effect of wedge on the stability and resistance of a mono-hull high speed craft is experimentally investigated. The studied vessel has a constant deadrise angle and the length to width ratio is 4.8. The tests were conducted at transverse Froude numbers of 0.1 - 4.26 at the National Iranian Marine Laboratory. The measured parameters are trim, rise up, resistance and the wetted length of chine and keel. The vessel at the speed of 8 m/s was unstable. To stabilize the vessel, a wedge with a height of 5 mm and a length of 92 mm has been used. In this case, in addition to the absence of porpoing, the resistance of the vessel, decreases.

    Keywords: High speed craft, experimental model, wedge, proposing, Resistance
  • Saeed Karami *, Rouhollah Hadipour, Asgari Bararian Pages 74-87

    Nowadays, maritime transport is increasing significantly, and the probability of collisions between ships in densely populated region has increased. In this regard, improving the ship maneuvering performance has a significant impact directly on the economy and safety of navigation. Therefore, the study of maneuver parameters is considered as a mandatory issue in the process of designing a ship. In this study, first the validation of the results has been done for the KCS. The benchmark ship at froud number 0.201 was simulated in three degrees of freedom including: surge, heave and pitch and calm water conditions, then the results were compared by computational fluid dynamics. Validation was performed according to the ITTC Recommendation by three levels of gridding, and the value of numerical uncertainty was also estimated. Uncertainty less than 12% and numerical error respect to experimental less than 6% were extracted. A good match was presented between the numerical and laboratory results. A good match was presented between the numerical and laboratory results. The two-phase flow the Volume Of Fluid (VOF) method and the DES turbulence model were used to model the flow around the hull. The effect of propeller was induced by actuator disk method and based on flowchart in ship stern.

    Keywords: Finite Volume Method, Computational Fluid Dynamics, Planer motion mechanism, Yaw, sway pure, IMO Standard