Analisi delle Prestazioni di un Propulsore Azimutale in Regime di Flusso Obliquo

Abstract

In questo elaborato si illustrano i risultati ottenuti da un'analisi CFD volta a valutare le prestazioni di un'elica in configurazione pod/azimutale in regime di flusso obliquo stazionario. Fulcro di questo lavoro è stato il confronto con i dati sperimentali ottenuti dall'analisi di Heinke et al. (2004) a partire dalla stessa geometria da noi studiata. Dopo aver effettuato un’analisi di convergenza per configurare la qualità della mesh, sono state fatte una serie di simulazioni variando i valori del coefficiente d’avanzo J ai diversi angoli di azimuth, in condizioni di rotazione del pod attorno all’asse Z stazionarie. Tutto ipotizzando un regime di rotazione dell’elica fissato e concorde con quello utilizzato per le prove in vasca i cui dati erano disponibili. Le analisi, condotte in configurazione Push e Pull, hanno avuto come obbiettivo il calcolo delle azioni espresse dall'elica e delle azioni agenti sulla struttura del pod. I valori ottenuti sono stati mediati nel tempo e adimensionalizzati nel modo opportuno per effettuare il confronto con il valore sperimentale ai vari angoli di azimuth. Infine, per cercare di ridurre l'onere computazionale, sono state condotte una serie di analisi con il modello di disco attuatore in sostituzione all'elica. I risultati ottenuti sono stati poi confrontati con il modello CFD completo per evidenziare in quali configurazioni può essere utile avvalersi di questa semplificazione.

This thesis illustrates the results obtained from a CFD analysis aimed at evaluating the performance of a propeller in a pod/azimuthal configuration in a steady-state oblique flow regime. The focus of this work was the comparison with the experimental data obtained from the analysis of Heinke et al. (2004) starting from the same geometry we studied. After carrying out a convergence analysis to configure the quality of the mesh, a series of simulations were carried out by varying the values ​​of the advance coefficient J at different azimuth angles in stationary conditions of rotation of the pod around the Z axis. The same fixed propeller rotation regime used for the tank tests for which data was available is assumed. The analyses conducted in Push and Pull configuration had the objective of calculating the actions expressed by the propeller and the forces and moments acting over the pod structure. The values ​​obtained were averaged over time and non-simensionalided in the appropriate way to make the comparison with the experimental value at the various azimuth angles. Finally, to try to reduce the computational burden, a series of analyzes were conducted with the actuator disk model replacing the propeller. The results obtained were then compared with the complete CFD model to highlight in which configurations it may be useful to make use of this simplification.