ANÁLISIS CFD DE HÉLICES

Desde su creación, Vicus Desarrollos Tecnológicos ha prestado especial atención al análisis y
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Figura 3. Resultados del ensayo de propulsor aislado.

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Figura 6. Localización de los desprendimientos.



En la Figura 7 podemos comparar los valores del ensayo de propulsor ais...
Figura 7. Comparativa: Experimentos VS Cálculo.

VICUSdt tiene amplia experiencia y resultados contrastados en el análisis...
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Potential of CFD for the analysis of marine propellers

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Análisis de hélices con CFD

  1. 1. ANÁLISIS CFD DE HÉLICES Desde su creación, Vicus Desarrollos Tecnológicos ha prestado especial atención al análisis y diseño de hélices tanto de paso variable como de paso fijo. Continuando con este afán, iniciado desde su fundación, en VICUSdt ha llevado a cabo una investigación con el objetivo de emplear nuevos modelos matemáticos para el cálculo de hélices. Se trata de validar y verificar la aplicabilidad de modelos tipo RANSE (Reynolds Averaged Navier Stokes Equations) a los fenómenos físicos asociados al funcionamiento de la hélice. Las ventajas de los métodos RANSE radican en que permiten evaluar el comportamiento de las hélices en tobera, CLT, Kappel así como analizar fenómenos hidrodinámicos como vórtices de punta de pala y evaluar de forma acoplada la hélice con la estela y el timón. Podemos adelantar que los resultados obtenidos son más que satisfactorios incluso en casos, como el del presente informe, en el que se trata de una pala con una geometría de gran complejidad (skew, rake). En la Figura 1 podemos ver un plano de disposición general de nuestra hélice de estudio en la que podemos comprobar que efectivamente se trata de una hélice de geometría compleja. Figura 1. Geometría de la pala.
  2. 2. En la Figura 2 podemos ver la geometría 3D de la misma y la posición relativa con respecto a un timón convencional. Se trata de una hélice KaMeWa 94XF5 4 D-B de 4,4 m de diámetro diseñada para una potencia de 4500 kW. Figura 2. Disposición 3D. Para llevar a cabo el proceso de validación y verificación de nuestros cálculos hemos partido, además de la geometría, de los ensayos de propulsor aislado de la hélice (Figura 3). Coeficientes PropulsorAislado 0,7 0,6 0,5 η 10KQM 0,4 KTM (experimental) 10KQM (experimental) 0,3 η (experimental) KTM 0,2 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 J
  3. 3. Figura 3. Resultados del ensayo de propulsor aislado. Para llevar a cabo este tipo de cálculo hemos empleado mallas de tipo poliédrico por adaptarse muy bien a geometrías tan complejas como la presente; en la Figura 4 podemos ver una de las mallas empleadas para el cálculo. Figura 4. Malla poliédrica superficial. Acto seguido se han llevado a cabo los cálculos para varios grados de avance de la hélice; en las figuras 5 y 6 podemos ver la distribución de presiones sobre la pala, así como la localización de los desprendimientos que tienen lugar en la misma a J=0,7. Figura 5.Distribución de presiones a J= 0,7.
  4. 4. Figura 6. Localización de los desprendimientos. En la Figura 7 podemos comparar los valores del ensayo de propulsor aislado para los valores 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 y 0.8 del grado de avance (J). Los valores obtenidos se ajustan con un error inferior al 3% en la zona de trabajo del propulsor entre J = 0,5 y J =0,7. (inferior al 2% en rendimiento en J=0,6 a J=0,7) Coeficientes PropulsorAislado 0,7 0,6 0,5 η KTM (experimental) 10KQM (experimental) 10KQM 0,4 η (experimental) KTM (Calculado) 0,3 10KQM (Calculado) KTM η (Calculado) 0,2 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 J
  5. 5. Figura 7. Comparativa: Experimentos VS Cálculo. VICUSdt tiene amplia experiencia y resultados contrastados en el análisis de la hélice operando en condición “behind”, incluyendo el cálculo de estela y el análisis de esfuerzos sobre las palas por medio del análisis de elementos finitos e incluso cálculos acoplados de interacción fluido- estructura. Estos resultados garantizan la fiabilidad de los estudios realizados por VICUSdt, realizando este tipo de análisis de forma rápida y flexible ofreciendo unos tiempos de cálculo inferiores a una semana. Este esfuerzo investigador posiciona a VICUSdt como uno de los líderes en la investigación hidrodinámica en el sector naval, colaborando estrechamente con astilleros y oficinas técnicas en el desarrollo de los proyectos de todo tipo de propulsores, timones y embarcaciones tanto convencionales como de alta velocidad, garantizando un cálculo preciso de la potencia necesaria y un comportamiento óptimo. Para más información: VICUS DESARROLLOS TECNOLOGICOS S.L. C/ Jacinto Benavente Nº 37 3º 36202 Vigo - Spain Tel: +34 886113547 info@vicusdt.com www.vicusdt.com

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