Численное исследование влияния свободной поверхности на гидродинамические характеристики модельного и полномасштабного гребного винта
Ключевые слова:
вычислительная гидродинамика,, уравнения Навье-Стокса, Volume of Fluid, гребной винт, масштабный эффект, пакет программ ЛогосАннотация
В статье исследуется влияние близости свободной поверхности на гидродинамические характеристики гребного винта с помощью численного моделирования. Методика моделирования основана на трехмерной системе уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, которая замыкается моделью турбулентности SST Ментера совместно с моделью ламинарно-турбулентного перехода γ-Reθ. Для учета свободной поверхности применяется метод Volume of Fluid. Вращение гребного винта моделируется путем движения узлов расчетной сетки с использованием интерполяции потоков через несогласованный сеточный интерфейс. Приведены результаты валидации методики на задаче определения кривых действия международной тестовой модели гребного винта KP505 в свободной воде. Представлены результаты численного моделирования работы гребного винта модельного и натурного размеров с различной глубиной погружения. Показано, что малая глубина погружения вала гребного винта сильнее всего влияет на гидродинамические характеристики винта на начальных относительных поступях из-за возникновения аэрации. Полученные коэффициенты упора и полезного действия полномасштабного гребного винта выше, чем коэффициенты модели, что наблюдается и для гребных винтов, работающих в условиях свободной воды при отсутствии водораздела.
