شبیه‌سازی عددی حرکات سه درجه آزادی زیردریایی در امواج نامنظم جهت تخمین نیروی درگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران

3 استاد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان،اصفهان ، ایران

4 دکتری تخصصی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان،اصفهان ، ایران

چکیده

در مطالعه حاضر شبیه‌سازی حرکت زیردریایی در نزدیکی سطح آزاد آب در معرض امواج نامنظم انجام شده است. در این مقاله از روش URANS  با رویکرد شبکه‌بندی اورست و روش کسر حجمی سیال جهت شبیه‌سازی سطح آزاد آب در نرم‌افزار استار سی‌سی‌ام استفاده شده است. هندسه موردمطالعه در این شبیه‌سازی زیردریایی هوشمند بدون سرنشین سابوف با ملحقات است. ازآنجاکه آزادی حرکات زیردریایی می­تواند اثر قابل‌توجهی بر نتایج نیروی درگ بگذارد، شبیه‌سازی‌ها در حالتی که زیردریایی در سه جهت هیو، پیچ و رول آزاد باشد انجام و نیروی درگ محاسبه شده است. همچنین اثر زوایای برخورد و مشخصات مختلف امواج بر نیروی درگ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش دامنه حرکات پیچ ناشی از افزایش ارتفاع موج، نیروی درگ نیز افزایش می‌یابد. علاوه بر این در امواج پشت سر نوسانات نیروی درگ حداقل است و حداکثر مقدار نیروی درگ محاسبه شده در امواج روبرو است. در امواج با ارتفاع مشخصه m43/0 نیز حداکثر نیروی درگ در امواج روبرو N444 و در امواج پهلو N322 است.

کلیدواژه‌ها

Smiley face

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

مراجع

  1. Z., Leong, , Numerical investigation of the hydrodynamic interaction between two underwater bodies in relative motion. Applied Ocean Research, 2015. 51: p. 14-24.
  2. Tian, W., et al., Layout optimization of two autonomous underwater vehicles for drag reduction with a combined CFD and neural network method. Complexity, 2017. 2017.
  3. Salari, M. and A. Rava, Numerical investigation of hydrodynamic flow over an AUV moving in the water-surface vicinity considering the laminar-turbulent transition. Journal of Marine Science and Application, 2017. 16(3): p. 298-304.
  4. Dong, K., et al., CFD research on the hydrodynamic performance of submarine sailing near the free surface with long-crested waves. Journal of Marine Science and Engineering, 2022. 10(1): p. 90.
  5. Tian, W., B. Song, and H. Ding, Numerical research on the influence of surface waves on the hydrodynamic performance of an AUV. Ocean Engineering, 2019. 183: p. 40-56.
  6. Carrica, P.M., Y. Kim, and J.E. Martin, Near-surface self propulsion of a generic submarine in calm water and waves. Ocean Engineering, 2019. 183: p. 87-105.
  7. Amiri, M.M., et al., How does the free surface affect the hydrodynamics of a shallowly submerged submarine? Applied ocean research, 2018. 76: p. 34-50.
  8. Kim, S.P., CFD as a seakeeping tool for ship design. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2011. 3(1): p. 65-71.
  9. Ling, X., et al., Comparisons between seabed and free surface effects on underwater vehicle hydrodynamics. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2022: p. 100482.
  10. Nematollahi, A., A. Dadvand, and M. Dawoodian, An axisymmetric underwater vehicle-free surface interaction: A numerical study. Ocean Engineering, 2015. 96: p. 205-214.
  11. Shariati, S.K. and S.H. Mousavizadegan, The effect of appendages on the hydrodynamic characteristics of an underwater vehicle near the free surface. Applied Ocean Research, 2017. 67: p. 31-43.
  12. Jiao, J. and S. Huang, CFD simulation of ship seakeeping performance and slamming loads in bi-directional cross wave. Journal of Marine Science and Engineering, 2020. 8(5): p. 312.
  13. Kim, D., et al., Nonlinear URANS model for evaluating course keeping and turning capabilities of a vessel with propulsion system failure in waves. International journal of naval architecture and ocean engineering, 2022. 14: p. 100425.
  14. Huang, S., J. Jiao, and C. Chen, CFD prediction of ship seakeeping behavior in bi-directional cross wave compared with in uni-directional regular wave. Applied Ocean Research, 2021. 107: p. 102426.
  15. Groves, N.C., T.T. Huang, and M.S. Chang, Geometric characteristics of DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) SUBOFF models (DTRC model numbers 5470 and 5471). David Taylor Research Center Bethesda MD Ship Hydromechanics Dept, 1989.
  16. Farajollahi, A.h., Experimental Investigation of the Effects of Arrangement of Vortex Generators on Behavior of a Vortical Flow around an Axisymmetric Body. Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, 2019. 8(1): p. 55-65 (in persian).
  17. Wilson-Haffenden, S., et al., An investigation into the wave making resistance of a submarine travelling below the free surface. Australian Maritime College, Launceston, 2009.
  18. Pasandidehfard, M.-., M. Saberinia, and M. Izadfar, Analysis of Submerged 2D Hydrofoils with Finite Depth. Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, 2020. 8(2): p. 1-17 (in persian).
  19. Hou, X.-R. and Z.-J. Zou, Parameter identification of nonlinear roll motion equation for floating structures in irregular waves. Applied Ocean Research, 2016. 55: p. 66-75.
  20. Dashtimanesh, A., R. Mallahzade, and H. Hatami Rashkvastaei, Performance Computation of Planing Trimaran Tunneled Boat Using Numerical Simulation, in in The 4th National Speed Boats Conference 1395 (in persian).
  21. S. Veysi, H. Ghassemi, and M. Bakhtiari, Investigation of Wave Pattern Around a Stepped Planning Hull, in The 4th National Speed Boats Conference 1394 (in persian).
  22. ITTC. Fresh Water and Seawater Properties. in In Proceedings of the 26th International Towing Tank Conference. 28 August–3 September 2011. Rio De Janeiro, Brazil.
  23. CD-adapco, User Guide STAR-CCM+ Version 15.02. 2020.
  24. Tezdogan, T., A. Incecik, and O. Turan, Full-scale unsteady RANS simulations of vertical ship motions in shallow water. Ocean Engineering, 2016. 123: p. 131-145.
  25. Stern, F., R. Wilson, and J. Shao, Quantitative V&V of CFD simulations and certification of CFD codes. International journal for numerical methods in fluids, 2006. 50(11): p. 1335-1355.
  26. Roache, P.J., Quantification of uncertainty in computational fluid dynamics. Annual review of fluid Mechanics, 1997. 29(1): p. 123-160.
  27. Engineers, A.S.o.M., Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer: An American National Standard. 2009: American Society of Mechanical Engineers.
  28. Eça, L. and M. Hoekstra, Evaluation of numerical error estimation based on grid refinement studies with the method of the manufactured solutions. Computers & Fluids, 2009. 38(8): p. 1580-1591.

 

مکانیک سیالات و آیرودینامیک
دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 32
پاییز و زمستان 1402
اسفند 1402
صفحه 69-83

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری: 30 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش: 29 دی 1402
  • تاریخ انتشار: 30 بهمن 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار