بررسی ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه با استفاده از تحلیل عددی سیال-سازه (FSI)

مهندسی مکانیک و ارتعاشات

مقاله 3، دوره 2، شماره 2 - شماره پیاپی 3، شهریور 1390، صفحه 25-37   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

مهدیه سادات عزیزی^{* 1}؛ یوسف امیریان²؛ عبدالحسین فریدون³

¹دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، دانشگاه آزاد سمنان

²کارشناس ارشد مهندسی معماری کشتی- گرایش سازه، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

³استاد، دانشکده مکانیک، دانشگاه سمنان

چکیده

ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه،  یکی از مباحث مهم در طراحی سازه شناور است.  در صورت عدم توجه به این مساله و قرار‌گیری سوپراستراکچر در قسمت انتهایی شناور،  ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه می­تواند مشکلاتی را برای خدمه و افراد ایجاد نماید.  همچنین ارتعاشات ناشی از پروانه باعث سر و صدا و همچنین کاهش عمر ماشین­آلات موجود در موتورخانه و قسمت انتهایی شناور می‌گردد. در این مقاله ارتعاشات ناشی از تحریک پروانه،  با استفاده از تحلیل عددی سیال- سازه روی یک شناور تجاری مورد بررسی قرار گرفته و به بررسی نتایج آن پرداخته شده است.  ابتدا برای شناور با توجه به هندسه و شرایط،  پروانه­ای مناسب انتخاب شده و حل عددی جریان سیال برای سرعت­های مختلف شناور و سرعت دورانی پروانه انجام گرفته است.  سپس سازه شناور بر اساس استاندارد،  طراحی شده و جز‌بندی آن با استفاده از جزء محدود صفحه­ای انجام گرفته است.  توزیع فشار روی پروانه و بدنه که از حل عددی جریان سیال به­دست آمده است در تحلیل سازه،  به سازه شناور اعمال گشته و سازه شناور در اثر بارگذاری هارمونیک ناشی از دوران پروانه،  بررسی شده است.  تحلیل مودال سازه شناور نیز انجام گرفته و سپس نتایج تحلیل آن،  در یک محدوده فرکانسی شامل فرکانس­های طبیعی که می­تواند در حالت­ها و سرعت­های مختلف دورانی پروانه به­وجود آید،  استخراج شده است.  نتایج نشان می­دهد که در بعضی از سرعت­های دورانی پروانه،  فرکانس تحریک در سرعت دورانی مربوطه می­تواند منجر به تشدید ارتعاش و افزایش دامنه­ی ارتعاش گردد.  نتایج با محدوده مجاز استاندارد مقایسه شده و  نشان می­دهد که می­توان با دقت در انتخاب پروانه و محدوده سرعت دورانی مجاز و بهینه­سازی و اصلاح سازه شرایط را جهت قرارگیری ارتعاشات در محدوده­ی مجاز فراهم نمود.

کلیدواژه‌ها

ارتعاشات اجباری؛ تحلیل سیال- سازه؛ آنالیز مودال؛ سرعت دورانی پروانه