Skip to main content
SUPERVISOR
Shahriar Mansourzadeh,Ahmad Reza Pishevar
شهریار منصورزاده (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
EHSAN JAVANMARDEMAMGHEISI
احسان جوانمردامام قیسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Determination of Hydrodynamic Coefficients of an AUV with Computational Fluid Dynamics and Experimental Fluid Dynamics Methods
Understanding the hydrodynamic coefficients of Autonomous Underwater Vehicles is vital for predicting their dynamic and control behavior. The aim of the present study is to determine the hydrodynamic coefficients of a research AUV developed in the I.U.T Subsea C D Center, using Computational and Experimental Fluid Dynamics methods. Experimental studies in the present study Includes; design and manufacturing of a 1:1 scaled model of the AUV and test the model in the I.U.T towing tank. Tests considered in this study are carried out for two general cases: with and without angle of attack, in the Reynolds range of . In these experiments, AUV is connected to the carriage by two Struts. In order to investigate the effect of depth of the AUV submergence, on the obtained results, tests were conducted at two different depths, namely 40 and 60 cm. To study the effect of the strut, both cylindrical and NACA0012 Struts have been used. The obtained results showed that, because of reducing the effects of free surface and wave resistance, the drag force decreases with increasing the AUV submergence depth. On the other hand, the drag force might increases with depth because in this case, there is more time for the resulting vortex to grow. The experiments showed that, while, at the depth of 40 cm, using the cylindrical and NACA0012 Struts, resulted in the same net drag force, at the depth of 60 cm, there are some discrepancies in the resulting drag forces. This is due to the vibration of the struts (resonance), when they are tested alone at the speeds higher than1.75 meters per second. The effect of control surfaces on the obtained results is also investigated. All the experiments carried out in the towing tank, were also, simulated by ANSYS CFX code. The results of the two methods are compared. To obtain the hydrodynamic coefficients related to the added mass, the motions produced by a planar motions mechanism (PMM) were also simulated by ANSYS CFX. The simulated motions include: surge, pure sway and pure yaw. Mesh deformation are used to imulated the required oscillatory motions. Key Words: Hydrodynamic coefficients, Experimental fluid dynamics, Computational fluid dynamics, Towing tank , Planar motion mechanism , Mesh deformation.
درک صحیح ضرائب هیدرودینامیکی یکی از ضروریات اساسی برای پیش بینی رفتار دینامیکی و کنترل موفقیت آمیز هر وسیله هوشمند زیرآبی است . چراکه بدون شناخت دقیق ضرائب هیدرودینامیکی یک AUV ، انجام تحلیل های هیدرودینامیکی و مطالعه دینامیک حرکت چند درجه آزادی آن میسر نمی باشد . هدف پژوهش حاضر استخراج ضرائب هیدرودینامیکی AUV پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا دانشگاه صنعتی اصفهان به روش های دینامیک سیالات تجربی و دینامیک سیالات محاسباتی میباشد . مطالعات تجربی پژوهش حاضر شامل ساخت مدل یک به یک AUV و کشش آن در شرایط مختلف درون حوضچه کشش پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا می باشد . مجموعه آزمون های مورد نظر در دو گروه کلی کشش بدون زاویه حمله و کشش با زاویه حمله در محدوده رینولدز انجام شده است . در این آزمون ها اتصال مدل به ارابه کشش از طریق دواستروت صورت گرفته است . به منظور انجام تحلیل های هیدرودینامیکی برروی سطوح کنترلی ، تمامی آزمون های مذکور یکبار برای بدنه AUV با حضور سطوح کنترلی و یکبار برای AUV بدون سطوح کنترلی انجام شده است . به منظور بررسی اثر تغییر عمق آزمایش یا فاصله از سطح آزاد ، آزمون های کشش بدون زاویه حمله در دو عمق 40 و 60 سانتی متری و به منظور بررسی اثر نوع استروت ، از دو نوع استروت استوانه ای و NACA0012 استفاده شده است. افزایش عمق آزمایش با کاهش اثرات ناشی از سطح آزاد و مقاومت موج باعث کاهش نیروی درگ و با افزایش زمان رشد وگسترش گردابه ها باعث افزایش نیروی درگ می شود. حضور یا عدم حضور سطوح کنترلی در نتیجه نهایی بسیار موثر است . دو نوع استروت مورد استفاده در عمق 40 سانتی متری نتایج مشابهی به همراه دارند ، حال آنکه در عمق 60 سانتی متری در سرعت 75/1 متر بر ثانیه ، فرکانس نیروهای وارده به فرکانس طبیعی استروت های استوانه ای نزدیک شده و پدیده رزونانس اتفاق می افتد که باعث افزایش دامنه نیروهای وارد بر استروت های استوانه ای می شود . تمامی آزمون های صورت گرفته در فاز تجربی ، توسط نرم افزار ANSYS CFX شبیه سازی شده و نتایج حاصل از دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند . بخش دیگری از فعالیت های صورت گرفته در فاز عددی پژوهش ، شبیه سازی آزمون های حرکت صفحه ای شامل حرکات سرج نوسانی ، سووی خالص و یاو خالص است. در شبیه سازی آزمون های حرکت صفحه ای از خاصیت تغییر شکل شبکه استفاده شده است و ازجمله مهمترین نتایج این شبیه سازی ، استخراج تمامی ضرائب هیدرودینامیکی شتاب (جرم افزوده) جز ضریب جرم افزوده مربوط به حرکت رول می باشد . کلمات کلیدی : ضرائب هیدرودینامیکی ، دینامیک سیالات تجربی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، حوضچه کشش ، مکانیزم حرکت صفحه ای ، تغییر شکل شبکه .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی