سعید پناهی - کارشناس ارشد هیدرومکانیک کشتی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
پرویز قدیمی - استاد، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
هادی نورقاسمی - کارشناس ارشد هیدرومکانیک کشتی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
حمیدرضا تقوا - دانشجوی کارشناسی ارشد هیدرومکانیک کشتی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

مقاله ی حاضر به بررسی و مدلسازی عددی عملکرد هیدرودینامیکی پروانه ی کاپلان در حالت آب آزاد می پردازد. به منظور تحلیل مساله معادلات بقای جرم و مومنتوم به صورت همزمان با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شده اند. به دلیل طبیعت مغشوش جریان حول پروانه، سه مدل آشفتگی k-ε standard, k-ω SST و RNG(§) k-ε استفاده شده است. پروانه در دو گام هندسی 1 و 1.2 مورد تحلیل قرار گرفته است. فرآیند استقلاپ از شبکه انجام گرفته و به منظور اعتبارسنجی حل، نتایج حاصل شده با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و دقت مناسبی مشاهده شده است. هدف مقاله ی حاضر، مقایسه ی مدل های اغتشاشی مختلف و ارایه ی بهترین مدل برای شبیه سازی این نوع مسایل است. با توجه به محاسبات انجام شده، مشاهده شد که مدل k-ω SST به نسبت دو مدل دیگر تطابق بیشتری با داده های آزمایشگاهی داشته است. همچنین، مدپ k-ε standard دارای کمترین دقت برای این مساله است. از طرفی با افزایش گام هندسی پروانه، میزان دور موردنیاز برای دست یابی به مشخصات عملکردی پروانه کاهش یافته و ضرایب تراست و گشتاور پروانه افزایش خواهد یافت. توزیع فشار روی پره و ضریب فشار به ازای ضرایب پیشروی متفاوت از دیگر نتایج به دست آمده از این تحلیل هستند.

مدلسازی عددی، عملکرد هیدرودینامیکی، مدل k-ω SST ، ضریب تراست، ضریب گشتاور، ضریب فشار