تحلیل هیدرودینامیکی بدنه متحرک زیرسطحی خورشیدی به روش عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی از دانشگاه آزاد واحد تاکستان

2 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

متحرکهای بی سرنشین زیرسطحی (AUVها) خورشیدی از صفحات خورشیدی برای تأمین انرژی خود استفاده می کنند. از آنجا که محدودیت انرژی و توان در AUV خورشیدی بسیار مهم و حیاتی است تخمین دقیق مقاومت هیدرودینامیکی و توان مهم است. در این مقاله، محاسبات هیدرودینامیکی به روش عددی برای یک متحرک با پنل خورشیدی 50 وات ارائه شده است. برای تخمین توان و انرژی مورد نیاز باید مقاومت هیدرودینامیکی بدنه در سرعتهای مختلف بررسی گردد که از نرم‌افزار 18ANSYS FLUENT و بر اساس حل معادلات RANS حول بدنه شناور و مدل آشفتگی K-ω SST استفاده شده است. به‌منظور اعتبارسنجی روش حل و نحوه مدلسازی، مدلی از شناور زیرسطحی نوع myring که نتایج تست آزمایشگاهی آن در دسترس بودند شبیه‌سازی شد. تطابق مطلوبی بین نتایج حل عددی و تست آزمایشگاهی وجود دارد. همچنین این نتایج نشان داد که استفاده از روش مدلسازی آشفتگیK-ω SST یک روش ایده آل برای مدلسازی مسائل متحرک های زیرسطحی سرعت پایین است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hydrodynamic Analysis on the Body of a Solar AUV by Numerical Method

نویسندگان [English]

  • Ehsan Asadi Asrami 1
  • Mohamad Moonesan 2
1 Master of Mechanical Engineering - Energy Conversion from Takestan Branch of Azad University
2 Faculty member of Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

Solar Autonomous Underwater Vehicles uses solar panels for providing energy. As limitation of energy and power in solar AUVs is strict and vital, the exact estimation of hydrodynamic resistance and power is important. In this paper, numerical hydrodynamic calculation for an AUV with 50 watts solar panels is performed. Hydrodynamic resistance in several speeds is calculated by CFD method in ANSYS FLUENT18, based on solving RANS equation and using K-ω SST turbulent method. For validation of CFD results, experimental results the Myring AUV is used and compared to numerical results. It shows a good agreement between numerical and experimental results and clears that K-ω SST turbulent method is an ideal method for simulating the low speed AUV problems

کلیدواژه‌ها [English]

  • Underwater Vehicle
  • Hydrodynamic Drag
  • Numerical modelling
  • RANS
  • CFD
1- Patch A. David. " A Solar Energy System for Long-Term Deployment of AUV's" International Unmanned Undersea Vehicle Symposium.2000
2- Jalbert J, Baker J, Duchesney J. " Solar-Powered Autonomous UnderWater Vehicle Development" Falmouth Scientific, Inc. 2004
3- Yu-cun Pan , Huai-xin ZHANG , Qi-dou ZHOU." Numerical prediction of submarine hydrodynamic coefficients using CFD simulation" Journal of Hydrodynamics 24(6):840–847 · December 2012.
4- L. Cao, J. Zhu1 and G. Zeng." Viscous-flow Calculations of Submarine Maneuvering Hydrodynamic Coefficients and Flow Field based on Same Grid Topology" Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 9, No. 2, pp. 817-826, 2016.
5-HaibinZheng Xin Wang ZebinXu." Study on hydrodynamic performance and CFD simulation of AUV".IEEE International Conference on Information and Automation (ICIA).2017
6- Ting Gao, Yaxing Wang,Yongjie Pang,Jian Cao."Hull shape optimization for autonomous underwater vehicles using CFD"Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 10(1):601-609 · January 2016
7- Moonesun M, Yuri Korol, Dalayeli H."CFD Analysis on the Bare Hull Form of Submarines for Minimizing the Resistance"International Journalof Maritime Technology.2015
8-Moonesun M, Korol Yuri, Tahvildarzade D, Javadi M."Practical scaling method for underwater hydrodynamic model test of submarine". Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 38, No. 10 pp. 1217~1224, 2014.
9-Ting Gaoa,Yaxing Wang, Yongjie Pang, Jian Cao." Hull Shape Optimization for Autonomous UnderWaer Vehicles Using CFD". Engineering Application of Computational Fluid Mechanics.2016
10- Aymen Mohamed, Hedi Kchaou,Med Salah Abid, Zied Driss." Impact of Stern Design on Hydrodynamic Drag of AUV's Hull" Indian journal of Geo Marine sciences.Vol.47(01), January 2018, pp.89-95.
11 – صنیعی نژاد مهدی " مقدمه ای بر مفاهیم جریانهای آشفته و مدلسازی آنها "ویرایش سوم. ص 122 و 123. خرداد 1383