Simulações numéricas de propulsores tipo POD

Propulsores azimutais do tipo POD, encapsulados, tem sido cada vez mais utilizados em embarcações que necessitam de uma alta manobrabilidade, como embarcações de apoio oceânico e comboios fluviais. Existem diversas soluções de sistemas POD no mercado naval e estudos demonstram a eficiência do sistema para manobras em baixa velocidade.

Contudo, seu emprego em embarcações exige testes para verificar sua integração ao casco, uma vez que a incidência do escoamento no hélice não é sempre em direções alinhadas com o eixo de rotação do propulsor. Torna-se importante avaliar o propulsor do tipo POD através de métodos numéricos no que tange sobre eficiência do sistema POD relacionada a um determinado formato de casco.

Este trabalho tem como objetivo iniciar os estudos para a investigação do método de simulação em CFD de um sistema POD, analisando a eficiência de propulsão em diversas condições de incidência de escoamento, o efeito de carenagens e o efeito de blocagem que ocorrem em ensaios realizados no Túnel de Cavitação. Este trabalho é parte de um projeto de pesquisa do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), que está desenvolvendo um sistema POD para ensaios de laboratório em escala reduzida.

Para isso, são simuladas duas propostas de carenagem do sistema POD em duas condições de blocagem, com as dimensões semelhantes à seção transversal do Tanque de Provas e do Túnel de Cavitação do IPT. O sistema POD é simulado em diversos ângulos de incidência e coeficientes de avanço para investigar a perda de eficiência do sistema decorrente das diferentes condições de operação. Mostra-se ser uma boa técnica para economizar custo computacional e permitir analisar diversas condições de operação separar a região do corpo do POD da região do domínio externo, facilitando a bateria de simulações para vários ângulos do POD, sem a necessidade de refazer e realizar a inspeção da qualidade da malha.

O resultado da simulação obtido para ângulo do POD nulo mostra coerência e proximidade com outros resultados, tais como obtidos pela série sistemática, resultados experimentais e simulações CFD realizadas no IPT anteriormente. Os modelos numéricos desenvolvidos serão utilizados em uma etapa posterior do projeto de pesquisa para melhorar o projeto do POD e auxiliar no planejamento de ensaios hidrodinâmicos que deverão ser realizados no IPT.