Gemi Pervanelerinin Hidrodinamik Performansı Şakir Bal/ İTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi Bu çalışmada, gemi pervanelerinin hidrodinamik performansları ve karakteristikleri daha önce geliştirilen sayısal bir yöntemle incelenmiştir. Kavitasyon yapmasına da izin verilen pervane kanatlarının yüzeyi girdap ve kaynak tekillikleri ile temsil edilmiştir. Pervane kanatları üzerindeki kavitasyon yüzeyi için de benzer şekilde girdap ve kaynak tekillikleri hesaplara dahil edilmiş ve verilen kavitasyon sayısı kullanılarak, kavitasyon karakteristikleri (şekli, hacmi, boyu vs.) hesaplanmıştır. Bunun için, kaldırıcı yüzey teorisini temel alan MPUF-3A programı kullanılmıştır. Daha sonra bu yöntem kullanılarak, pervane dizayn karakteristiklerinin (çalıklık, hatve, kavitasyon sayısı, sehim oranı vs. gibi) pervane itme, tork ve verim değerleri üzerindeki etkileri parametrik bir çalışma ile incelenmiştir. Bu yöntem, seçilen bir pervaneye (DTMB4381 pervanesi) uygulanmış, pervanenin çalıklık (skew), hatve (pitch), sehim (camber) oranı gibi değerleri değiştirilerek pervane itme, tork, verim değerleri ve kavitasyon karakteristikleri üzerindeki etkileri değişen ilerleme katsayıları için incelenmiştir. Bu çalışmada kullanılan programın ilgili mühendisler ve tasarımcılar için çok tatmin edici sonuçlar verdiği söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Gemi Pervanesi,Kavitasyon, Girdap-Kaynak PanelYöntemi, Kaldırıcı YüzeyTeorisi. 32 tersane· kasım/ aralık 2010 1. Giriş Bilindiği üzere, uskur tipi bir gemi pervanesinin doğru seçimi ve gemi üzerinde doğru olarak konumlandırılması çok önemli bir problemdir. Yanlış olarak konumlandırılan ve/veya seçilen bir pervane, optimum olabilecek bir gemi tasarımını çok olumsuz olarak etkileyebilir ve gemi istenen hızı tutturamayacağı gibi, geminin maliyetleri de önemli ölçüde artabilir. Diğer yandan, gemi izine uyumlu optimal bir pervane ise bir geminin performansını önemli ölçüde iyileştirebilir. Bu iyileştirme, sadece yakıt tasarrufu anlamında olmayacaktır. Optimal bir pervanede, pervane kaynaklı titreşimler ve kanatlar (ve dümen) üzerindeki erozyon olguları da en aza inebilecektir. Gemiye çok daha emniyetli bir seyir imkanı sağlanabilecektir. Belirli dönemlerde pervane ve dümen değiştirmeye de gerek kalmayacaktır. Dolayısıyla, geminin dizayn ve bakım-tutum maliyetlerinde önemli ölçülerde azalmalar sağlanabilecektir. Diğer yandan, gemi pervanesi etrafındaki akım, çok karmaşık (kompleks) doğasından dolayı, akışkanlar mekaniğindeki zorlu problemlerden biridir. Optimal bir gemi pervanesi dizaynı, pervane etrafındaki akımın doğru bir biçimde anlaşılmasını zorunlu kılar. Konuyla ilgili araştırıcı, mühendis ve dizaynerler çok uzun zamandır incelemelerde bulunmaktadırlar ve bu tür akımın modellenmesi ve çözümü konusunda çok önemli katkılar sağlamışlardır. Halen konu üzerindeki çalışmalar, çağdaş ihtiyaçlara cevap verecek şekilde, çok yönlü ve yoğun bir şekilde devam etmektedir [1-3]. Bu çalışmada, bir girdap ağ yöntemini (vortex lattice method) temel olarak alan MPUF-3A (Modified Propeller Unsteady Flow) programı kullanılmıştır [4]. Pervanenin göbek (hub) kısmı geometrik olarak yeniden tanımlanarak, pervane problemi doğrudan çözülmüştür [5-7]. Pervane kanatlarının, ilk olarak, yukarıda belirtilen türde bir girdap ağ tekniği ile temsil edilmesi, 5 numaralı kaynakta verilen çalışma ile başlar. Burada,daimi ve üniform olmayan akım içinde (kavitasyon gözönüne alınmayarak) pervane kanatları etrafındaki akım hidrodinamik olarak modellenmiştir. Daha sonra, lineer olmayan kavitasyon teorisi hesaplara eklenmiştir [8,9]. Yöntem, daimi olmayan akım içinde, kısmi ve süperkavitasyon yapan pervane durumlarına da genişletilmiştir [1 O, 11). Ayrıca, mevcut yöntem, podlu pervanelere de uygulanmış ve yeterli yaklaşıkta sonuçlar elde edilmiştir [12-14]. Yine, MPUF3A programı, literatürde deneysel sonuçları verilen çok sayıda gemi pervanesine uygulanmış, programın sonuçları, ilgili deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve çok tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir. Bu sonuçlar ilgili literatürde mevcut olduğundan aşağı-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=