بررسی عددی کاهش پسای اصطکاکی بوسیله سطوح ریبلتی آب گریز جهت کاربردهای دریایی

استفاده از سطوح آب گریز و سطوح ریبلت دار دو راهکار مهم و عملی جهت کاهش پسای اصطکاکی شناورها می باشد. با وجود آنکه بررسی کاهش درگ حاصل از سطوح آب گریز و ریبلت دار بطور جداگانه، بصورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است، اما تا کنون اثر ترکیبی این دو نوع پوشش بررسی نشده است. در این تحقیق سعی شد با استفاده از شبیه سازی گردابه های بزرگ، میزان کاهش درگ و مکانیزم آن بر روی سطوح ریبلتی آب گریز مورد بررسی قرار گیرد. در ابتدا جهت اعتبارسنجی و بررسی مدل های زیر شبکه مختلف، جریان درون کانال در عدد رینولدز اصطکاکی ?re?_?=180 مورد بررسی قرار گرفت که نتایج برتری مدل های دینامیک را نسبت به مدل های دیگر نشان داد. با این وجود با توجه به همگرایی مناسب و همخوانی خوب با نتایج dns، مدل wale جهت شبیه سازی در مراحل بعد انتخاب شد. در ادامه جهت اعتبار سنجی روش های عددی، جریان بر روی سطوح ریبلت دار و آب گریز مورد بررسی شد. شبیه سازی بر روی ریبلت در s^+=20 انجام گرفت که کاهش درگ بدست آمده حدود 8.5 درصد می باشد که با نتایج dns که حدود 6% است همخوانی مناسبی دارد. همچنین شبیه سازی بر روی سطح آب گریز در طول لغزش بی بعد l^+=0.981 صورت گرفت که کاهش درگ حدود 5/4 درصد مشاهده شد که با نتایج dns همخوانی خوبی دارد. همچنین مقایسه پارامترهای آماری اغتشاش با نتایج شبیه سازی عددی مستقیم مطابقت دارد. بنابراین نتایج بدست آمده از شبیه سازی، توانایی les برای شبیه سازی جریان بر روی سطوح آب گریز و ریبلت دار نشان می دهد. همچنین با بررسی استقلال حل از شبکه در حل جریان بر روی ریبلت، شبکه نهایی جهت حل جریان بر روی ریبلت آب گریز تعیین گردید. در انتها، شبیه سازی گردابه های بزرگ بر روی سطح ریبلتی آب گریز در سه طول لغزش انجام شده است. بدلیل انحنای سطح ریبلت و لزوم داشتن مقدار گردایان عمود بر سطح، یک udf جهت تبدیل مختصات از مختصات نرم افزار به مختصات مماس بر سطح تهیه شده است. با توجه به بررسی به عمل آمده، اگرچه مکانیزم کاهش درگ بسیار پیچیده می باشد، اما کاهش درگ بر روی سطوح ریبلتی را می توان برهم کنش عوامل زیر بیان کرد: عامل کاهش دهنده درگ: لغزش در راستای z بر روی صفحه بالایی باعث افزایش قدرت جریان های عرضی و در نتیجه افزایش درگ می شود. ریبلت ها با مانع شدن از وارد شدن گردابه های در راستای جریان در درون شیارها و نیز کاهش قدرت آنها، باعث کاهش جریان های عرضی در راستای z و در نتیجه کاهش گرادیان عرضی می شوند. با کاهش جریان عرضی نسبت به صفحه بالایی آب گریز کاهش درگ بهبود می یابد. عامل افزایش دهنده درگ: سرعت لغزش در شیارها نسبت به صفحه تخت بسیار پایین تر می باشد که باعث کاهش سودمندی آب گریزی می شود. با بررسی کاهش درگ بدست آمده، بنظر می رسد که سهم عامل افزایش دهنده درگ یعنی کاهش سرعت لغزش در شیارها بیشتر از سهم عامل کاهش دهنده درگ یعنی کاهش قدرت جریان های عرضی در راستای جریان می باشد.