Ottimizzazione di eliche usando il metodo Vortex-Lattice.
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Author
Martinez, Lisa <1997>
Date
2024-03-27Data available
2024-04-04Abstract
L’obiettivo di questo studio è creare un programma basato su Python che utilizzi il metodo
vortex-lattice per migliorare l’efficienza delle eliche marine, mirando a ottenere una spinta
specifica.
La distribuzione ottimale della circolazione è determinata risolvendo un problema variazionale in
cui la coppia dell’elica è minimizzata per una data spinta.
In questo metodo, la distribuzione continua della circolazione è discretizzata, consentendo la
soluzione diretta del problema senza dipendere dalle ipotesi della teoria classica. A differenza di
Kerwin et al., che hanno utilizzato un modello a linea portante per l’elica, questo studio utilizza
il metodo vortex-lattice, consentendo l’integrazione dell’intera pala nell’ottimizzazione. L’utilizzo
del metodo vortex-lattice comporta la rappresentazione della pala dell’elica con una griglia di
pannelli quadrilateri con circolazione costante, risultando in vortici a ferro di cavallo che seguono
traiettorie elicoidali. Lo studio ha confrontato le prestazioni di quattro eliche, ciascuna con Skew e Rake indotti da
Skew, sistematicamente variati, della serie di eliche David W. Taylor Naval Ship Research and
Development Center (DTNSRDC), con i risultati di Olsen (2001)Il confronto è risultato
molto soddisfacente e ha rivelato una tendenza coerente nei risultati.
In conclusione, questo studio presenta un approccio per ottimizzare la distribuzione della
circolazione lungo una pala d’elica, sfruttando il metodo vortex-lattice, per andare oltre i limiti
della teoria classica. The aim of this study is to create a Python-based program utilizing the vortex lattice method
to enhance the efficiency of marine propellers while achieving a specified thrust.
The optimization procedure consists of solving a variational problem where the torque applied
to the propeller is minimized for a given propeller thrust.
In this method, the approach involves discretizing the continuous distribution of circulation,
which allows for a direct solution to the problem without relying on classical theory assumptions.
Unlike Kerwin et al., who employed a lifting line model for the propeller, this study utilizes the
vortex lattice method. This method enables the integration of the entire blade’s impact into
the optimization process. The vortex lattice method entails representing the propeller blade
with a grid of quadrilateral panels, each with constant circulation.
The study compared the performance of four propellers, each with systematically varied skew
and skew-induced rake, from the David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center
(DTNSRDC) series against the findings of Olsen (2001) [4]. This comparison was found to be
highly satisfactory, revealing a consistent trend in the results.
In conclusion, this study presents an approach to optimizing the distribution of circulation
along a propeller blade, leveraging the vortex lattice method to extend beyond the confines of
classical theory.
Type
info:eu-repo/semantics/masterThesisCollections
- Laurea Magistrale [4822]