Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما) حسین احمدی کیا (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad hassan Ahmadzadeh jazi
محمدحسن احمدزاده جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Hydrodynamic Analysis of Unsteady Flow for an Underwater Projectile
Ejecting a projectile with compressed air under water has a complicated mechanism and includes several parameters. Here, thermodynamic, hydrodynamic and dynamic equations governing the discharging process of the compressed air are derived. Having solved the equation set, effects of effective parameters in the projection system are studied. The result shows that about 90% of behavior of the projection process is affected by opening and closing the compressed air injection valve (Fire Valve). Therefore, it is necessary to relate the changes of fire valve throat area to the time for different depths as a function whose results are consistent with experimental data of a real system.Items such as pressure of launcher tube and projectile speed at the moment of jumping out of the tube, the maximum allowable acceleration exerted on the projectile, the maximum allowable pressure inside launcher tube and the residual pressure inside the cylinder of compressed air At the moment of stopping air injection, are verification parameters based on real data. According to these parameters, the function of valve opening and closing time are estimated in a polynomial and cosine form, respectively. Coefficients of these functions are computed for five depths of 10, 50, 100, 150, 200 meters.Optimization in such systems is a time consuming and troublesome process. Having analyzed the compressed air launcher, it is needed to validate the assumptions by means of CFD simulation in Fluent Software during some phases. Such CFD simulation by the Fluent software is time-consuming. Therefore, the Projection parameters are studied just in depth of 100 meters of water. To do this, the numerical results of axisymmetric simulation accomplished by Fluent Software are compared with the results of system equations solution. Then, a 3D numerical simulation is done in the Fluent software to investigate the 3D launcher model. Finally, some intermediate results of 3D model are presented. Key words: Positive discharge system, Air injection valve, Poppet valve, Underwater Launch control, Fluent Simulation
پرتاب با کمک هوای فشرده در زیر آب دارای مکانیزم پیچیده و شامل پارامترهای موثر زیادی است. در این تحقیق پس از استخراج روابط ترمودینامیکی، هیدرودینامیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم و حل دستگاه معادلات مربوطه، به مطالعه میزان تاثیر پارامترهای موثر در پرتاب پرداخته شده است. نتیجه آن بود که حدود 90% از رفتار فرآیند پرتاب در گرو نحوه باز و بسته شدن شیر شلیک هوای فشرده است. لذا به دنبال بهینه‌ترین پروفیل تغییرات دریچه شیر برحسب زمان در اعماق مختلف آب پرداخته شد. به‌طوری‌که با اطلاعات تجربی از عملکرد سامانه واقعی مطابقت داشته باشد. مواردی همچون سرعت خروج پرتابه از دهانه جلویی دستگاه پرتاب، شتاب مجاز وارد بر پرتابه، فشار مجاز داخل لوله پرتاب، فشار لوله پرتاب در لحظه خروج از دهانه، فشار باقیمانده در کپسول پرتاب‌گر، مبنای تایید آنالیز سامانه پرتاب بر اساس اطلاعات واقعی هستند. پروفیل زمانی باز شدن شیر به صورت تابع ریاضی چندجمله ای و پروفیل زمانی بسته شدن شیر به صورت تابع کسینوسی تخمین زده شد و ضرایب این توابع با توجه به پارامترهای کنترلی پرتاب برای 5 عمق 10، 50، 100، 150، 200 متری آب بدست آمد. بهینه‌سازی در چنین سیستم‌هایی فرآیندی بسیار وقت‌گیر و پرزحمت است. یافتن روشی برای ساده‌سازی مدل حاکم بر سیستم، از جمله اصلی‌ترین اهداف این پروژه به حساب می‌آید. پس از تحلیل سیستم پرتاب پوزیتیو هوای فشرده در زیرآب، صحت فرضیات ساده کننده مسئله را با کمک شبیه‌سازی در نرم‌افزار فلوئنت بررسی نمودیم. شبیه‌سازی در این نرم‌افزار طی چند مرحله انجام گرفت. در هر مرحله صحت پاره‌ای از فرضیات بررسی شد. با توجه به طولانی بودن زمان شبیه‌سازی در نرم‌افزار، تغییرات پارامترهای پرتاب در طی فرآیند، به عنوان نمونه در عمق 100 متری آب به صورت دوبعدی متقارن محوری در فلوئنت تعیین و با نتایج تحلیل معادلات مقایسه گردید. در ادامه به بررسی شرایط مدل‌سازی و شبیه‌سازی سه‌بعدی فرآیند در نرم‌افزار پرداخته شد. باتوجه به محدودیت زمانی‌‌ در این پروژه، امکان حل کامل مدل سه‌بعدی وجود نداشت. لذا تعدادی از نتایج میانی حل ارائه گردید. کلمات کلیدی: پرتاب پوزیتیو، شیر شلیک هوا، برگشت هوای شلیک، کنترل پرتاب زیرسطحی، شبیه‌سازی در فلوئنت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی