نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 کارشناسی ارشد مکانیک، دانشگاه امیرکبیر

3 دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف

4 دانشجوی دکتری مکانیک، دانشگاه امیرکبیر

چکیده

ضرایب هیدرودینامیکی یک ربات زیرآبی با شبیه سازی آزمایش های مانور در محیط دینامیک سیالات محاسباتی به دست آمده‌اند. شبیه‌سازی‌ها برای ربات‌ زیرآبی با نسبت طول به قطرهای مختلف با استفاده از نرم‌افزار قدرتمند STAR-CCM+ انجام شده است. همچنین تاثیر اضافه نمودن هیدروپلن بر مانور پذیری ربات‌ زیرآبی مورد بررسی قرار گرفته است. نیروها و ممان هیدرودینامیکی برای زوایای حمله مختلف محاسبه و با استفاده از برازش منحنی مناسب بر نتایج، ضرایب هیدرودینامیکی خطی و غیرخطی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت طول به قطر ضرایب هیدرودینامیکی افزایش پیدا می کند. مقایسه نتایج با داده های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که محاسبات از دقت کافی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Calculation of AUV hydrodynamic coefficients using computational fluid dynamic

نویسندگان [English]

  • Ahmad Hajivand 1
  • Mehdi Hasani 2
  • Mehdi Babaie 3
  • Mohsen Sadeghian 4

1 Amirkabir University of Technology

2 Amirkabir University of technology

3 Sharif university of Technology

4 Amirkabir university

چکیده [English]

Hydrodynamic coefficients for an autonomous underwater vehicle (AUV) are obtained by simulating the maneuver tests in computational fluid dynamic (CFD) media. The simulations are performed for different length to diameter ratios by STAR-CCM+ software. Also the effects of different hydroplanes as a hull appendage is investigated. Hydrodynamic forces and moment are computed and by using suitable curve fitting linear and nonlinear hydrodynamic coefficients are calculated. The results show that by increasing the length to diameter ratio the higher hydrodynamic coefficients can be obtained. The comparison of simulated results with the available experimental data shows a very good agreement among them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CFD
  • linear hydrodynamic coefficients
  • nonlinear hydrodynamic coefficients
  • transverse force

[1] Tyagi, A., Sen, D. “Calculation of Transverse Hydrodynamic Coefficients Using Computational Fluid Dynamic Approach”, Jouranal of Ocean Engineering, Vol.33. pp.798-809, 2006.

[2] Zhang, H., Xu, Y., Cai, H., “Using CFD Software to Calculate Hydrodynamic Coefficients”, Journal of Science Marine Applications, Vol.9, pp.137-151, 2010.

[3] Nazir, Z., Su, Y., Wang, Z., “A CFD Based Investigation of the Unsteady Hydrodynamic Coefficients of 3-D Fins in Viscous Flow”, Journal of Marine Science Applications, Vol.9, pp.250-255, 2010.

[4] Simonsen, C. D., Otzen, J. F., Klimt, C., Larsen, N. L. and Stern, F., “Maneuvering Predictions in the Early Design Phase using CFD Generated PMM Data”, 29th Symposium on Naval Hydrodynamics, Gothenburg, Sweden, pp.1-18, 26-31 August 2012. 

[5] Hajivand, A., Mousavizadegan, S. H., “Virtual Maneuvering Test in CFD Media in Presence of Free Surface”, International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol.7, No.3. pp.540-558, 2015 

[6] Hajivand, A., Mousavizadegan, S. H., “Virtual Simulation of Maneuvering Captive Tests for a Surface Vessel”, International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol.7, No.5, 2015

[7] Williams, C. D., Curtis, T., Doucet, J. M., Issac, M. T., Azarsina, F., “Effects of Hull Length on the Hydrodynamic Loads on a Slender Underwater Vehicle During Manoevres”, IEEE Ocean Conference, Boston, MA, 2006.

[8] Beck, R., Reed, A., “Modern Seakeeping Computations for Ships”, Twenty Third Symposium on Naval Hydrodynamics, Val de Reuil, Ch.2, P. 1005, 2000.

[9] Ferziger, H. J., Peric, M., “Computational Methods for Fluid Dynamics”, Third rev. edition, chapter 9, 2002.

[10] Roache, P. J., “Quantification of Uncertainty in Computational Fluid Dynamics”, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol.29, pp.123-160, 1997.

[11] Azarsina, F., Williams, C. D., “Manoevring Simulation of the MUN Explorer AUV based on the Empirical”, Journal of Applied Ocean Research, Vol.32. pp.443-453, 2010.

ify: inter-ideograph;text-indent:-14.4pt;direction:ltr;unicode-bidi:embed'>[17] Patankar. S. V., and Spalding. D. B., “A Calculation Procedure for Heat, Mass and Momentum Transfer in Three-Dimensional Parabolic Flows”, International Journal of. Heat Mass Transfer, Vol.15, pp.1787-1806, 1972.