avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-2-15-21avroen-25Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGК вопросу об эффективности рабочего процесса петлевидных гребных винтовThe question of the efficiency of the workflow of loop propellersМесропянА. В.MesropyanA. V.

Месропян Арсен Владимирович - доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Механика и цифровое проектирование». SPIN-код: 7250-9161. AuthorID (РИНЦ): 17417. AuthorID (SCOPUS) 26638367100.

450008, Уфа, ул. К. Маркса, 12

Mesropyan Arsen Vladimirovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Mechanics and Digital Design Department, SPIN-code: 7250-9161. AuthorID (RSCI): 17417. AuthorID (SCOPUS) 26638367100.

Ufa, K. Marks st., 12, 450008

avm_74@mail.ruШабельникЮ. А.ShabelnikYu. A.

Шабельник Юлия Андреевна - старший преподаватель кафедры «Механика и цифровое проектирование», факультета авиационных двигателей и энергетических установок УУНиТ. SPIN-код: 3995-9042. AuthorID (РИНЦ): 525619.

450008, Уфа, ул. К. Маркса, 12

Shabelnik Julia Andreevna - Senior Lecturer of Mechanics and Digital Design Department, Faculty of Aircraft Engines and Power Plants, SPIN-code: 3995-9042ю AuthorID (RSCI): 525619.

Ufa, K. Marks st., 12, 450008

cammy@list.ruУфимский университет науки и технологийРоссияUfa University of Science and TechnologyRussian Federation202330062023721521Copyright © Месропян А.В., Шабельник Ю.А., 20232023Месропян А.В., Шабельник Ю.А.Mesropyan A.V., Shabelnik Y.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/25

Целью работы является поиск путей повышения характеристик водоходных движителей. Учитывая, что наиболее широко применяемым классом движителей являются гребные винты, рассматривается одна из возможных перспективных схем петлевидного гребного винта, позволяющая значительно улучшить гидродинамические, акустические, вибрационные и кавитационные характеристики винта. В работе используется численное моделирование, на основе которого рассчитаны кривые действия гребных винтов для выявления влияния геометрических параметров петлевидного гребного винта на его рабочий процесс. Проведено сравнение различных вариантов петлевидных гребных винтов и выявлено наиболее перспективное сочетание геометрических параметров. Задачи повышения эффективности гребных винтов решаются параметрической оптимизацией геометрии нетрадиционных схемных решений гребных винтов.

The purpose of the work is to find ways to improve the characteristics of water propellers. Taking into account that propellers are the most widely used, considered one of the possible promising schemes a loop-shaped propeller, which makes it possible to significantly improve the hydrodynamic, acoustic, vibration and cavitation characteristics of the propeller. The work uses numerical simulation, on the basis of which the propeller action curves are calculated to identify the influence of geometric parameters of the loop propeller on its working process. A comparison of various variants of loop propellers is carried out, identified the most perspective combination of geometric parameters. The requirements for the propulsors of perspective ships set the task of increasing the efficiency of propellers, which are solved by parametric optimization of the geometry of non-traditional schematic solutions of propellers.

гребные винтыпетлевидные винтычисленное моделированиекривые действияперспективное судостроениеpropellersloop propellersnumerical simulationpropeller action curvesperspective shipsReferencesМесропян А. В., Шабельник Ю. А. О способах повышения эффективности водоходных движителей. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2021. Vol. 48 (3). P. 39–51. DOI: 10.21822/20736185-2021-48-3-39-51.Mesropyan A. V., Shabelnik Yu. A. O sposobakh povysheniya effektivnosti vodokhodnykh dvizhiteley [On ways to improve the efficiency of water propellers] // Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2021. Vol. 48 (3). P. 39–51. DOI: 10.21822/2073-6185-2021-48-3-39-51. (In Russ.)Sharrow G. C., Cherry H. Propeller. US patent 009926058B2; filed May 27th, 2017; published September 21st, 2017.Sharrow G. C., Cherry H. Propeller. US patent 009926058B2; filed May 27th, 2017; published September 21st, 2017. (In Engl.).Sharrow Engineering Propeller. URL: https://boattest.com/ Sharrow-Engineering-Propeller/ (дата обращения: 20.02.2023).Sharrow Engineering Propeller. URL: https://boattest. com/Sharrow-Engineering-Propeller/ (accessed: 20.02.2023). (In Engl.).Schärfer Florian. Bionic propeller: nature inspiring innovation. URL: https://bigrep.com/posts/bionic-propellernature-inspiring-innovation/ (дата обращения: 20.02.2023).Schärfer Florian. Bionic propeller: nature inspiring innovation. URL:// https://bigrep.com/posts/bionic-propellernature-inspiring-innovation/ (accessed: 20.02.2023). (In Engl.).Тогуняц А. Р., Вишневский Л. И. Гидродинамические аспекты работы соосных гребных винтов противоположного вращения с электрической передачей мощности // Морской вестник. 2018. № 3 (67). С. 83–86.Togunyats A. R., Vishnevskiy L I. Gidrodinamicheskiye aspekty raboty soosnykh grebnykh vintov protivopolozhnogo predstavleniya s obnaruzheniyem peredachi moshchnosti [Hydrodynamic aspects of the operation of coaxial propellers of the opposite representation with the detection of power transfer] // Morskoy vestnik. Sea Herald. 2018. No. 3 (67). P. 83–86. (In Russ.).Kang J. G., Kim M. C., Kim H. U. [et al.]. Study on Propulsion Perfomance by Varying Rake Distribution at the Propeller Tip // Journal of Marine Science and Engineering. 2019. Vol. 7 (11). 386. 12 p. DOI: 10.3390/jmse7110386.Kang J. G., Kim M. C., Kim H. U. [et al.]. Study on Propulsion Perfomance by Varying Rake Distribution at the Propeller Tip // Journal of Marine Science and Engineering. 2019. Vol. 7 (11). 386. 12 p. DOI: 10.3390/jmse7110386. (In Engl.).Oloan A., Baidowi A. Open Water and Performance Analysis of Marine Propeller with PBCF Based CFD Method // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 972 (1). 012050. DOI: 10.1088/1755-1315/972/1/012050.Oloan A., Baidowi A. Open Water and Performance Analysis of Marine Propeller with PBCF Based CFD Method // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 972 (1). 012050. DOI: 10.1088/1755-1315/972/1/012050. (In Engl.).Shouman M., Helal M. Influence of Marine Propeller Geometry on Turbulence Model Selection for CFD Simulations // Marine Technology Society Journal. 2021. Vol. 55 (2). P. 150–164. DOI: 10.4031/MTSJ.55.2.14.Shouman M., Helal M. Influence of Marine Propeller Geometry on Turbulence Model Selection for CFD Simulations // Marine Technology Society Journal. 2021. Vol. 55 (2). P. 150–164. DOI: 10.4031/MTSJ.55.2.14. (In Engl.).Stan L. C., Calimanescu I., Popa V. New Innovative Backflow Marine Propeller Optimization Study by CFD // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 400, Issue 8. P. 2–10. DOI: 10.1088/1757-899X/400/8/082018.Stan L. C., Calimanescu I., Popa V. New Innovative Backflow Marine Propeller Optimization Study by CFD // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 400, Issue 8. P. 2–10. DOI: 10.1088/1757-899X/400/8/082018. (In Engl.).Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion. 2010. 4 ed. 585 p.Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion. 2010. 4th ed. 585 p. (In Engl.).ANSYS CFX Reference Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020.ANSYS CFX Reference Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020. (In Engl.).ANSYS FLUENT 14.0 Theory Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020.ANSYS FLUENT 14.0 Theory Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020. (In Engl.).Trejo I., Terceno M., Valle J. [et al.]. Analysis of a ship propeller using CFD codes // International Conference on computational methods in marine engineering. 2007. 8 p.Trejo I., Terceno M., Valle J. [et al.]. Analysis of a ship propeller using CFD codes // International Conference on computational methods in marine engineering. 2007. 8 p. (In Engl.).Корнелюк О. Н. Способы задания граничных условий и геометрии гребного винта в Flow Vision // Наука та прогресс транспорту. Вiсник Днiпропетровського нацiонального унiверситету залiзничного транспорту. 2018. № 5 (77). C. 74–80.Kornelyuk O. N. Sposoby zadaniya granichnykh usloviy i geometrii grebnogo vinta v Flow Vision [Methods for specifying boundary conditions and propeller geometry in Flow Vision. Science and progress in transport] // Nauka ta progress transportu. Visnik Dnipropetrovs’kogo natsional’nogo universitetu zaliznichnogo transport. Science and Progress of Transport. Bulletin of Dnipropetrovs'k National University of Railway Transport. 2018. No. 5 (77). P. 74–80. (In Russ.).Авраменко М. И. О k-r модели турбулентности. Снежинск: Изд-во РФЯЦ – ВНИИТФ, 2-е изд., перераб. и дополн. 2010. 102 с.Avramenko M. I. O k-r model’ turbulentnosti [On the k-r model of turbulence]. 2nd ed., revised. and additional. Snezhinsk, 2010. 102 p. (In Russ.).Старченко А. В., Нутерман Р. Б., Данилкин Е. А. Численное моделирование турбулентных течений и переноса примеси в уличных каньонах: моногр. Томск: Изд-во Томcкого ун-та, 2015. 252 с. DOI: 10/17223/9785751123963.Starchenko A. V., Nuterman R. B., Danilkin E. A. Chislennoye modelirovaniye turbulentnykh techeniy i perenosa primesi v ulichnykh kan'onakh. [Numerical modeling of turbulent flows and admixture transport in street canyons]. Tomsk, 2015. 252 p. DOI: 10/17223/9785751123963. (In Russ.).Панов Д. О., Смирнов Е. М., Таранов А. Е. [и др.]. Моделирование ламинарно-турбулентного перехода в задаче численного определения кривых действия гребного винта // Труды Крыловского государственного научного центра. 2013. Вып. 78 (362). С. 29–42.Panov D. O., Smirnov E. M., Taranov A. E. [et al.]. Modelirovaniye laminarno-turbulentnogo perekhoda v zadache chislennogo opredeleniye krivy deystviya grebnogo vinta. [Simulation of a laminar-turbulent transition in the problem of numerical determination of the propeller action curve] // Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo tsentra. Proceedings of the Krylov State Research Center. 2013. Issue 78 (362). P. 29–42. (In Russ.).Shih T.-H., Liou W. W., Shabbir A. [et al.]. A new k-r eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows — Model development and validation // Computers fluids. 1995. No. 24 (3). P. 227–238.Shih T.-H., Liou W. W., Shabbir A. [et al.]. A new k-r eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows — Model development and validation // Computers fluids. 1995. No. 24 (3). P. 227–238. (In Engl.).Коркодинов Я. А. Обзор семейства k-r моделей для моделирования турбулентности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2013. Т. 15, № 2. C. 5–16.Korkodinov Ya. A. Obzor semeystva k-r modeley dlya modelirovaniya turbulentnosti. [Overview of the family of k-r models for modeling turbulence] // Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroyeniye, materialovedeniye. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Mechanical Engineering, Materials Science. 2013. Vol. 15, no. 2. P. 5–16. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.