بررسی عددی و تجربی دستیابی به کمترین حساسیت نسبت به زاویه غلت جریان برای تخمین سرعت در زیر سطح به‌وسیله حسگر فشارسنج تفاضلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران ، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

یکی از پارامترهای مهم در ناوبری یک رونده هوشمند زیرسطحی، تخمین سرعت بادقت مناسب است. یکی از روش‌های موجود در اندازه‌گیری سرعت در زیر سطح، استفاده از حسگرهای فشارسنج تفاضلی است. در این مطالعه، به‌منظور دستیابی به کمترین حساسیت نسبت به زاویه غلت جریان آب در زیرسطح، محل بهینه نصب حسگرها فشارسنج بر پیشانی یک هندسه استوانه‌ای موردتوجه قرار گرفته است. در این مطالعه به‌صورت تجربی و عددی، 9 زاویة قرارگیری حسگرها نسبت به راس استوانه، به‌عنوان پارامتری اثرگذار در شش سرعت معین و پنج زاویه غلت جریان بررسی شده است. نتایج این بررسی‌ها نشان داده است که بهترین تخمین سرعت در زیرسطح با زاویة قرارگیری حسگرها در محدوده 35 درجه و با کمترین حساسیت نسبت به زاویه غلت جریان (5 درصد اختلاف با سرعت مرجع) قابل‌دستیابی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Study on the Minimum Sensitivity to the Azimuth Angle of Underwater Vehicle Speedometry Using Differential Pressure Sensors

نویسندگان [English]

  • Mohammad Sajjad Yousefi 1
  • Mojtaba Hashemi 2
  • Saeed Nahidi 2
1 PhD student, Imam Hossein University (AS), Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Imam Hossein University (AS), Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the important parameters in the navigation of an intelligent subsurface vehicle is to estimate the speed with appropriate accuracy. One of the available methods for measuring the speed under the surface is the use of differential pressure sensors. In this study, in order to achieve the lowest sensitivity to the azimuth angle of the water flow in the subsurface, the optimal place of installing pressure gauge sensors on the forehead of a cylindrical geometry has been considered. In this study, experimentally and numerically, nine positioning angles of the sensors with respect to the top of the cylinder have been investigated as an effective parameter in six specific speeds and five flow attack angles. The results of these investigations have shown that the best estimation of the speed in the subsurface can be achieved with the positioning angle of the sensors in the range of 35 degrees and with the lowest sensitivity to the azimuth angle (5% difference with the reference speed).

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Azimuth Angle
  • Differential Pressure Sensor
  • Free-end Cylinder
  • Underwater Vehicle Speedometry

Smiley face

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

مراجع

A. and Sabet, M. T., Daniali, H. M., Fathi and E. Alizadeh, “A Low-Cost Dead Reckoning Navigation System for an AUV Using a Robust AHRS: Design and Experimental Analysis,” IEEE J. Ocean. Eng., 2018. (In Persian)
 
[2]         N. R. Y. A. g. A. M. b. And. G. Shahqoli, "Comprehensive review of fluid flow intensity measurement methods," the first national conference on sustainable development strategies in agriculture, natural resources and environment sectors. (In Persian)
 
[3]           A. J. Hickey, “Fluid Flow,” Pharm. Process Eng., pp. 1–35, 2020, doi: 10.1201/9781420002324-1.
 
[4]      Juan F. Fuentes-Pérez1, Kaia Kalev1, Jeffrey A. Tuhtan1 and Maarja Kruusmaa1 1Centre for Biorobotics, Tallinn University of Technology, Tallinn, “Underwater vehicle speedometry using differential pressure sensors: Preliminary results.” IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, 2016.
 
[5]     M. K. Juan Francisco Fuentes-Pérez, Christian Meurer, Jeffrey Andrew Tuhtan, “Differential Pressure Sensors for Underwater Speedometry in Variable Velocity and Acceleration Conditions.” IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, 2018.
 
[6]      M. K. Christian Meurer , Juan Francisco Fuentes-Pérez , Narcís Palomeras , Marc Carreras, “Differential Pressure Sensor Speedometer for Autonomous Underwater Vehicle Velocity Estimation.” IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, 2019.
 
[7]             M. K. Christian Meurer , Juan Francisco Fuentes-Pérez , Kordula Schwarzwälder, Martin Ludvigsen , Asgeir Johan Sørensen, “2D Estimation of Velocity Relative to Water and Tidal Currents Based on Differential Pressure for Autonomous Underwater Vehicles.” IEEE ROBOTICS AND AUTOMATION LETTERS, 2020.
 
[8]           M. Saniinejad, "An introduction to the concepts of turbulent flows and their modeling," 2013. (In Persian)
 
[9]           Mohammad Amin Salehi, Said Mazaheri, Mohammad Hossein Kazeminezhad, "Study of Flow Characteristics around a Near-Wall Circular Cylinder
Subjected to a Steady Cross-Flow," 2018.
 
[10]         Y. L. Wenjun Gao, Daniel Nelias a, Zhenxia Liu, “Numerical investigation of flow around one finite circular cylinder with two free ends.” Ocean Engineering, 2018.
[11]        F. Semiconductor and T. Data, “Integrated Silicon Pressure Sensor On-Chip Signal Conditioned , Temperature Compensated and Calibrated,” pp. 1–10, 2005.
مکانیک سیالات و آیرودینامیک
دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 32
پاییز و زمستان 1402
اسفند 1402
صفحه 1-12

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری: 17 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش: 07 دی 1402
  • تاریخ انتشار: 30 بهمن 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار