شبیه سازی آیرودینامیکی کشتی کانتینربر و محاسبه تاثیر چیدمان بار بر کاهش مصرف سوخت

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

حامد مجیدیان ¹ (کارشناس ارشد سازه کشتی، دانشکده فنی مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران.)
فرهود آذرسینا ² (- استادیار، گروه معماری کشتی، دانشکده فنی مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران.*(مسوول مکاتبات))

تاریخ دریافت : 1395/07/26 تاریخ پذیرش : 1395/10/15 تاریخ انتشار : 1397/07/01

کلید واژه: کشتی کانتینربر, دینامیک سیالات محاسباتی, نیروی درگ باد, آشفتگی جریان, مصرف سوخت,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: موقعیت کشور ایران در منطقه مناسب جغرافیایی، دارا بودن مرزهای گسترده دریایی و همچنین وجود خطوط ترانزیتی گسترده کالا موجب شده است اغلب تجارت کالا به وسیله کشتی صورت می گیرد. همواره یکی از بحث های گسترده در زمینه حمل و نقل دریایی میزان سوخت مصرفی می باشد. در این پژوهش بر آنیم تا با مدلسازی چندنمونه جانمایی کانتینر در سرعت یکسان به مدلی بهینه از جانمایی کانتینر بر روی عرشه بپردازیم. روش بررسی: در این مقاله با استفاده از نرم افزار انسیس سی اف ایکس یک شناور پست پاناماکس کانتینربر به ظرفیت 9000 TEU با چیدمان های مختلف کانتینر روی عرشه با نسبت 4/1 مدل سازی و شبکه بندی شده، سپس جریان باد حول آن در چیدمان های مختلف کانتینر شبیه سازی شده است. یافته‌ها: نتایج تحقیق نشان می دهد که شکل جانمایی کانتینرها بر روی عرشه بر مقاومت بادکشتی تاثیرگذار است و نتایج شبیه سازی عددی تطبیق مناسب با آزمایش های تجربی دارد. در ادامه تاثیر چیدمان کانتینر بر کاهش مصرف سوخت و آلاینده ها محاسبه شده است. بحث و نتیجه‌گیری: توصیه می شود که برای کاهش نیروی درگ و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و صدور آلاینده ها زیست محیطی در بارچینی کشتی های کانتینری از خالی گذاشتن و چیدمان نامتوازن کانتینرها روی عرشه پرهیز شود. همچنین، چیدمان کانتینرها چه در عرشه جلویی و چه در عرشه عقبی به حالت خط جریان سازی شده نزدیک تر گردد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Iran has access to open seas and plenty of sea transit around it has urged presence of merchant ships in the region. Fuel consumption has always been a matter of concern for ships. In this study, it is attempted to develop computer models for several container ship cargo configurations and discuss an optimum configuration at a constant speed front wind. Method: The paper presents simulation results using ANSYS CFX commercial software for a Post-Panamax 9000 TEU container ship. The ship is modelled in a 1:4 scale, then using unstructured mesh the wind filed around it is solved. Drag force, drag coefficient, pressure contour and wind streamline velocity in ten different loading conditions are compared with each other. Finally, the optimized container configuration for loading on deck of the vessel is introduced. Findings: Simulation results demonstrate the influence of container configuration on wind load distribution. Also the numerical results are verified versus wind tunnel test data. Finally, the influence of container configurations on fuel consumption and reduction of pollutant emissions was calculated. Discussion and Conclusion: It is proposed to minimize empty spaces between the cargo containers and avoid unbalanced cargo distribution over deck in order to reduce the wind drag force and consequently reduce the fuel consumption and pollutant emissions. Also, it is suggested to make cargo distribution on the forward and aftward deck areas more streamlined.

منابع و مأخذ:

1. Moonesun, M. Principles of Naval Architecture, Kanoon Pajouhesh Publishing, Esfahan, 2009 (In Persian).


2. MINSAAS, K., AND STEEN, S. 2008 Ship resistance, Proceedings, Lecture notes, Naval Hydrodynamics, Marine Technology, Norwegian University of Science and Technology, Norway, March 2008.


3. ANDERSSON, G.O. 1978. "Investigation of the drive losses by wind and waves at a rapid screwing container ship." Federal Ministry for Research and Technology, Ocean Engineering.


4. BERLEKOM, W. B. van. “Wind Forces on Modern Ship Forms -Effects on Performance.” Swedish Maritime Research Centre, 1981.


5. AAGE, C"Wind power in Ships." Department of Ship and Marine Technology, Technical University of Denmark, 1968.


6. BLENDERMANN, W. Measurement of wind load on two container vessels in the real state of charge in the wind tunnel. Institute of Naval University of Hamburg. 1997


7. Ingrid Marie Vincent Andersen, Wind Force on Container Ship DTU Publication (2012).


8. Ingrid Marie Vincent Andersen, Wind-Tunnel Investigation of Wind Loads on a Post-Panamax Container Ship as a Function of the Container Configuration on Deck.


9. Khairul Hassan, Maurice F.White & Cosmin Ciortan (2012) Effect of Container Stack Arrangement on the Power Optimization of a Container Ship.


10. "Container sizes". Shipsbusiness.com. Retrieved 1 February 2013.


11. Numerical Simulation of the Blockage Effect in Wind-Tunnels.Marek Maciejewski.Wojciech Osmolski.Poland.


12. Safety of Life at Sea Convention (2012). SOLAS. IMO. London Maritime Arbiters Association.


13. MAXSURF Resistance: Wake and Power Prediction. http://www.maxsurf.net/resistance.html. Last visited in October 2016.


14. Www.sea-seek.com. last visited in October 2016.