بررسی عددی تأثیر دامنه و بسامد نوسان یک AUV روی مشتقات هیدرودینامیکی در حرکت خالص هیو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

2 دانشگاه تربیت دبیرشهید رجایی

چکیده

در این مقاله به روش دینامیک سیالات محاسباتی با رویکرد حجم کنترل و با استفاده از نرم­افزار تجاری فلوئنت، جریان اطراف یک زیرسطحی به صورت پایا و ناپایا شبیه­سازی شده است. ابتدا شبیه­سازی برای حالت کشش مستقیم صورت گرفته تا با مقایسه نتایج با داده­های آزمایشگاهی نوع شبکه و مدل آشفتگی مناسب انتخاب شود. با استفاده از این روش که به صورت پایا انجام شده، تنها ضرایب استاتیکی قابل محاسبه است. برای شبیه­سازی حرکت اجباری هیو خالص، میدان جریان به دو ناحیه تقسیم شده که ناحیه مجاور بدنه زیرسطحی همراه با بدنه با اعمال یک برنامه udf نوسان می­کند. با استفاده از روش شبکه متحرک، سلول‌های میدان بیرونی تغییر کرده و اجازه می­دهند میدان جریان درونی جابجاشود. بدین ترتیب به صورت ناپایا حرکت هیو خالص شبیه­سازی می‌شود. با توسعه یک برنامه به زبان مطلب نمودارهای خروجی نرم افزار فلوئنت به ضرایب دینامیکی تبدیل می­شود. در این مقاله تأثیر تغییرات دامنه و بسامد نوسان مدل در حرکت هیو خالص روی مشتقات هیدرودینامیکی بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد  که برخی از ضرایب مستقل از دامنه و بسامد نوسان مدل هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Oscillation Frequency and Amplitude Effects on the AUV Hydrodynamic Derivatives in the Pure Heave Motion

نویسندگان [English]

  • Hossein Adnian Arani 1
  • Miralam Mahdi 2
1 Shahid Rajaee Training Teacher University
2 Shahid Rajaee Training Teacher University
چکیده [English]

In this paper, the flow around an AUV is simulated by using CFD method and control volume approach. The first, simulation is performed for straight – line towing test to compare the results with experimental data and apply a suitable grid and turbulence model. With this steady method only static coefficients achieved. To simulate pure heave motion, flow domain is divided into two zones that AUV adjacent zone with body oscillate with udf program. By using moving mesh method, outside domain cells change. Thus, pure heave motion simulated unsteady. In this paper, the effects of changes in the amplitude and frequency oscillation model on pure heave motion have been investigated. Output graphs of fluent converted to hydrodynamics coefficient by developing a Matlab program. The results show that some of the coefficients are independent of the amplitude and oscillation frequency of the model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrodynamic Derivatives
  • Autonomous Underwater Vehicle
  • Pure Heave Motion
  • Planar Motion Mechanism

مراجع

[1]          Kimber N, Marshfield W. Design and testing of control surfaces for the autosub demonstrator test vehicle. DRA Haslar Report F. 1993; 3.
[2]          Prestero TT. Verification of a six-degree of freedom simulation model for the REMUS autonomous underwater vehicle [dissertation]. Massachusetts institute of technology; 2001.
[3]          Wu BS, Xing F, Kuang XF, Miao QM. Investigation of hydrodynamic characteristics of submarine moving close to the sea bottom with CFD methods. 2005 Jun 1;9(3):19-28.
[4]          Tyagi A, Sen D. Calculation of transverse hydrodynamic coefficients using computational fluid dynamic approach. Ocean Engineering. 2006 Apr 1;33(5-6):798-809.
[5]          Broglia R, Di Mascio A, Amati G. A Parallel Unsteady RANS Code for the Numerical Simulations of Free Surface Flows. 2nd International Conference on Marine Research and Transportation; 2007 Jun; Ischia, Naples, Italy.
[6]          H Hu ZQ, Lin Y, Gu HT. On numerical computation of viscous hydrodynamics of unmanned underwater vehicle. Robot. 2007;29(2):145-50.
[7]          De Barros EA, Pascoal A, De Sá E. Progress towards a method for predicting AUV derivatives. Proc. IFAC Manoeuvring Control Marine Crafts. 2006 Sep.
[8]          Tang S, Ura T, Nakatani T, Thornton B, Jiang T. Estimation of the hydrodynamic coefficients of the complex-shaped autonomous underwater vehicle TUNA-SAND. Journal of marine science and technology. 2009 Sep 1;14(3):373-86.
[9]          Vaz G, Toxopeus S, Holmes S. Calculation of manoeuvring forces on submarines using two viscous-flow solvers. ASME 2010 29th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering; 2010 Jun; Shanghai, China. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection; 2010.
[10]        Kim SE, Rhee BJ, Miller RW. Anatomy of turbulent flow around DARPA SUBOFF body in a turning maneuver using high-fidelity RANS computations. International Shipbuilding Progress. 2013 Jan 1;60(1-4):207-31.
[11]        Malik SA, Guang P. Transient numerical simulations for hydrodynamic derivatives predictions of an axisymmetric submersible vehicle. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. 2013;5(21):5003-11.
[12]        Nouri NM, Mostafapour K, Hassanpour SH. CFD Modeling of Wing and Body of an AUV for Estimation of Hydrodynamic Coefficients. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2016 Dec 1;9(6).
[13]        Shadlaghani A, Mansoorzadeh S. Calculation of Linear Damping Coefficients by Numerical Simulation of Steady State Experiments. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2016;9(2):653-60).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار