Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Shahriar Mansourzadeh
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما) شهریار منصورزاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Milad Ahmadi Malayeri
میلاد احمدی ملایری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

A Numerical and Experimental Study on Hydrodynamic Coefficient and Flow Around a Combat Surface-Craft in Towing Tank of Subsea Science and Technology Research Institute
In this research, experimental results are provided for the resistance and wave profile tests around a bare hull of a surface-craft called David Taylor Model Basin 5415 (DTMB-5415). The experiments were carried out in the Subsea Science and Technology Research Center towing tank on a model with a new scale of 1:71 for Froude numbers between 0.05-0.45 and free-model condition. The experimental results were also compared to the numerical results obtained from a free surface commercial code. The model manufacturing procedure, parameters measurement setting, data acquisition and analysis of the experimental results followed the International Towing Tank Conference (ITTC) standards and technical committee reports. Since the purpose of this study is to prepare databases for performing experiment with a new scale model, the effects of the model scale on the results were studied and a suitable factor of 0.084 was found for the form factor. One important issue in the Computational Fluid Dynamics (CFD) application is the prediction of the power demand of a new ship. The numerical analysis was accomplished by the RANSE free surface commercial solver CFX. The CFX code is based on a finit volume discretization. In this study, turbulence was modeled using the k-? model and the volume fraction method was applied for the free surface approximation. A wall function approach is employed to bridge the nearwall and outer turbulent flow region. Second order accuracy schemes were also used to discretize the advection terms in the momentum equations. To improve convergence, volume continuity equation was solved implicitly. An unstructured grid consisting of tetrahedral, prismatic, pyramid and hexahedral cells has been used. Grid dependency study has been done to optimize the mesh in the control volume for the numerical studies. All the numerical equations are solved using algebraic multi-grid acceleration with implicit smoothing. Parallel computation on a 2 processors PC adopted to reduce the required computational time. Based on this analysis, the total resistance, the results of wave profile on the bare hull and the velocity contour were presented in the aforementioned range of Froude number. Some of the computational results are validated against experimental data in terms of various global and local quantities. The calculated total resistance coefficient shows an increasing tendency against Froude number. Similar to the calculated total resistance coefficient, the calculated wave resistance coefficient increases with the Froude number. The calculated friction resistance coefficient is insensitive to the Froude number and shows a low decreasing tendency against it. Keywords :Experimental Fluid Dynamics (EFD), Computational Fluid Dynamics (CFD), Resistance Test, Wave Profile Test, Form Factor, Free Surface Flow, Volume Fraction Method, DTMB-5415.
نتایج تست مقاومت و پروفیل موج اطراف بدنه برهنه یک مدل شناور سطحی رزمی با نام DTMB-5415 برای اولین بار با مقیاس 1:71 در محدوده عدد فرود 45/0-05/0 در حوضچه کشش پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا همراه با تحلیل عددی این مدل توسط یک کد تجاری موثق در زمینه تحلیل جریان سطح آزاد، در این پایان‌نامه آورده شده است. در ساخت مدل تجربی، مراحل تست مقاومت و پروفیل موج، اندازه گیری پارامتـرها، جمع آوری داده ها و همچنین تحلیل نتایج تجربی از گزارشات کمیته های تخصصی و استانداردهای کنفرانس بین‌المللی حوضچه‌های کشش پیروی شد. این تست ها در حالت مدل آزاد انجام شد. از آنجا که هدف این پژوهش بدست آوردن اطلاعات پایه ای برای مقیاسی جدید از کشتی مذکور بود، بررسی تاثیر مقیاس در نتایج که ناشی از اثر ضریب‌شکل می باشد مورد توجه قرار گرفت و مقدار 084/0 برای این ضریب بدست آمد. یکی از موضوعات مهم در کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی تخمین توان مورد نیاز کشتی های جدید طراحی شده است. در تحلیل عددی، کد تجاری CFX که بر اساس روش گسسته سازی حجم محدود نوشته شده است، انتخاب گردید. مدل توربولانس k-? برای مدل سازی آشفتگی و روش کسرحجمی برای تقریب سطح آزاد جریان به کار گرفته شد. یک تابع دیوار مناسب نیز برای تقریب جریان مجاور بدنه کشتی استفاده شد. از الگوهای با مرتبه دوم دقت برای گسسته سازی ترم های جابه جایی معادلات پیوستگی حجمی و مومنتوم استفاده شد. برای همگرایی بهتر حل، معادلات پیوستگی حجمی به‌صورت همبسته و ضمنی همراه دیگر معادلات حاکم حل گردید. در حل عددی از یک شبکه بی سازمان متشکل از المان های چهاروجهی، هرمی، منشوری و شش وجهی استفاده گردید. بررسی استقلال جواب از شبکه برای یافتن شبکه بهینه، برای محدوده اعداد فرود حاضر انجام شد. تمامی معادلات توسط شتاب دهنده همگرایی چندشبکه ای جبری حل شدند. در این کد شرایط مرزی ایده‌آل منطبق بر فیزیک مسئله (فرض مرز دور برای دیوار جانبی و کف) در نظر گرفته شد. از این تحلیل نیروی مقاومت کل و نتایج پروفیل موج بر روی بدنه برهنه و توزیع سرعت در سطح آزاد برای محدوده اعداد فرود فوق آورده شده است. ضریب مقاومت کل و ضریب مقاومت موج روندی افزایشی را بر حسب عدد فرود نمایش می دهند، در صورتی که ضریب مقاومت اصطکاکی نسبت به عدد فرود حساس نبوده و با افزایش آن کاهش اندکی را نشان می دهد. کلمات کلیدی : دینامیک سیالات آزمایشگاهی؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ تست مقاومت؛ تست پروفیل موج؛ ضریب‌شکل؛ جریان سطح آزاد؛ مدل کسر حجمی؛ DTMB MODEL 5415.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی