Skip to main content
SUPERVISOR
شهریار منصورزاده (استاد مشاور) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد راهنما) سیدمحمدعلی بدری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Nadertehrani
علی نادرطهرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Experimental and Numerical Investigation of AUV's Length Variation on Drag Force
Nowadays autonomous underwater vehicles (AUVs) are considered as one of the most important underwater vehicles in marine sciences due to their capability for measuring a specified path and doing operations like sea topography, identifying depth of the seas and so on. In order to correct perception and proper prediction of AUVs maneuvers, it is necessary to study its hydrodynamic forces during accomplishment of operation in depth of water. The main purpose of this work is to determine the drag force of a new AUV and its length variation on the drag forces. This study is performed via experimental and numerical methods. The experimental tests of this study have accomplished in subsea research and development center of Isfahan University of Technology in a towing tank. Experimental tests include towing without angle of attack in two depth of 40 and 60 cm and in velocities of 0.7, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3m/s. The towing with angle of attacks of 3, 6, 9 and 12 degree in 60cm depth and similar velocity limits with without angle of attack tests are also performed. In addition, the towing tests with control surfaces are accomplished in 40cm and 60cm depth. In numerical part, all of the cases that are studied in experimental tests except for tests with control surfaces are simulated and their results have compared with experimental ones. In addition, the length variation on AUVs drag force is studied numerically for five different lengths to diameter ratio. The results of this study for new AUV indicate that the experimental and numerical results are suitable for this study. A comparison between two cases, with and without control surfaces, it is observed that the AUV's drag force increases about 14% and 18% for 40cm and 60cm depth, respectively. It is found that an increase in the AUV's length to diameter ratio leads to an increase in the drag force. Meanwhile as the further increase in the length to diameter ratio, the amount of drag force rate decreases either with angle of attack or without angle of attack. Based on this study, the amount of AUV's drag force in a case with length to diameter of 4 increases about 35% in average for all velocities considered. Key words : AUV; drag coefficient; length variation; numerical method, experimental method; towing tank
امروزه رباتهای زیر آبی هوشمند (AUV) یکی از مهم ترین وسایل زیر آبی در حوضه علوم دریایی به شمار می رود. به منظور درک صحیح رفتار دینامیکی و پیش بینی مناسب مانور های آن، بررسی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر آن ها حین انجام عملیات در اعماق آب، ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه هدف بررسی تجربی و عددی تعیین ضریب درگ یک نمونه AUV جدید و بررسی اثر تغییر طول آن بر ضریب درگ می باشد. آزمون های تجربی پژوهش حاضر در حوضچه کشش پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریای دانشگاه صنعتی اصفهان صورت گرفته است. آزمون ها شامل کشش بدون زاویه حمله در دو عمق 40 و 60 سانتی متر و در سرعت های 7/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 متر بر ثانیه و آزمون های کشش با زاویه حمله در عمق 60 سانتی متر در زوایای حمله 3، 6، 9 و 12 درجه در محدوده سرعت مشابه آزمون کشش بدون زاویه حمله و همچنین آزمون کشش با حضور سطوح کنترلی در دو عمق 40 و 60 سانتی متر می باشد. در بخش عددی کلیه آزمون های تجربی به جز آزمون های با حضور سطوح کنترلی شبیه سازی شده اند و با نتایج حاصل از آزمون های تجربی مقایسه صورت گرفته است. علاوه بر این، شبیه سازی عددی به منظور بررسی اثر تغییر طول AUV بر نیروی درگ، برای پنج نسبت طول به قطر مختلف انجام گرفته و با استفاده از نتایج آن و همچنین نتایج تجربی این تحقیق، اثر تغییر طول مدل بر درگ، بررسی شده است. نتایج این تحقیق برای نمونه جدید AUV، حاکی از مطابقت خوب نتایج آزمون های تجربی و شبیه سازی عددی داشته و توجیهی برای شبیه سازی عددی AUV با سایر نسبت های طول به قطر می باشد. همچنین برای این نمونه AUV جدید، یک عدد رینولدز بحرانی وجود داشته که پس از آن، ضریب درگ تابعیت کمتری نسبت به عدد رینولدز جریان دارد. با بررسی اثر تغییر طول AUV بر نیروی درگ، مشخص شد که با افزایش نسبت طول به قطر AUV، نیروی درگ افزایش می یابد. لیکن هرچه نسبت طول به قطر افزایش می یابد، میزان افزایش نیروی درگ در هر دو حالت بدون زاویه و با زاویه حمله کمتر شده است. بر اساس پژوهش حاضر، میزان افزایش نیروی درگ AUV در اثر افزایش طول به اندازه ی 4 برابر قطر آن، به طور متوسط در کلیه سرعت ها حدود 35% می باشد. کلمات کلیدی :1-AUV 2-ضریب درگ 3-تغییر طول 4- روش عددی 5- روش تجربی 6- حوضچه کشش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی