استخراج ضرائب هیدرودینامیکی برآ و پسا یک سی‌گلایدر با استفاده از شبیه‌سازی عددی استخراج ضرائب هیدرودینامیکی برآ و پسا یک سی‌گلایدر با استفاده از شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله: کوتاه

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد معماری کشتی هیدرودینامیک دانشگاه دریایی امام خمینی (ره)

2 استادیار دانشکده مکانیک دانشگاه دریایی امام خمینی (ره)

3 کارشناس ارشد معماری کشتی دانشگاه علوم دریایی امام خمینی(ره)

4 کارشناس ارشد معماری کشتی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

فرم بدنه سی­گلایدرها مبتنی بر الزامات عملیاتی و شرایط محیطی متفاوت بوده طراحی آن­ها به­گونه­ای می­باشد که به دلیل عدم وجود سیستم رانش پروانه­ای دارای مصرف انرژی بسیار پایینی هستند و از این رو در مدت زمان طولانی می­توانند مأموریت خود در زیر آب­ها را انجام دهند. معمولاً طراحی این گلایدرها به صورتی است که از یک سامانه شناوری، بالک‌های ثابت، اجرام متحرک داخلی، پمپ بالاست و یک سکان (بال هدایت) تشکیل شده است. بنابراین کنترل حرکتی رو به پایین و رو به بالا این گلایدرها با تحرک اجرام دا خلی­اش به سمت جلو و عقب و حرکت عمودی­اش (تغییر ارتفاع و عمق) از تغییر شناوری از منفی به مثبت و بالعکس صورت می­گیرد. آنالیز عددی این گلایدرها به منظور درک بیشتر از کنترل حرکت و قابلیت مانور آنها بسیار کاربردی و مهم می­باشند. در این مقاله به بررسی تغییرات ضرایب هیدرودینامیکی یعنی ضریب پسا (مقاومت آب) و ضریب برآ (بالارونده) در زوایای حمله[1] مختلف که بالک­های ثابت در آن نقش اصلی را ایفا می­کنند، پرداخته شده است. مطالعه این ضرایب و تغییرات آن­ها که از اصلی‌ترین پارامترهای هیدرودینامیکی می‌باشند تأثیر به سزایی در نحوه­ی بهبود عملکرد حرکتی و مانور گلایدرها دارند. گلایدر مورد مطالعه در این مقاله سی‌گلایدر می­باشد، که نحوه­ی عملکرد آن در زیر آب، مدل هندسی در نرم افزار کتیا، مدل دینامیکی، آنالیز عددی در نرم‌افزار انسیس فلوئنت انجام گردید و نهایتاً نتایج حاصل شده با تست تونل باد اعتبار سنجی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

extraction hydrodynamic coefficients (lift & drag) for sea glider by CFD

نویسندگان [English]

  • rohollah mirbagheri 1
  • k akbari 2
  • A hasan abadi 3
  • r gholami 4
چکیده [English]

To monitor environmental conditions underwater and seabed and ocean vessels now be considered a special interest. These vessels designed and is used in various forms. One kind of this vessels are sea gliders. Sea gliders hull form is based on operational requirements and different environmental conditions. They were designed to meet the demand for a vehicle with low energy consumption that could be used for long-term oceanographic sampling The typical design of the underwater glider is having fixed wings internal masses, a ballast pump, and a rudder. Thus, the buoyancy-driven underwater glider controls its attitude by moving the internal masses and rudder, gliding downwards and upwards through the oceans' water column by constantly changing the buoyancy level from negative to positive buoyancy in order to change the depth. Numerous institutes have developed laboratory-scale underwater gliders for research purposes. Numerical Analysis of the gliders to further understanding of motion control and maneuverability is the very useful and important. This article examines the changes in hydrodynamic coefficients of drag coefficient (water resistance) and lift coefficient (ascending) fixed at different angles of attack that fixed wings play a major role in it, are dealt with. Glider studied in this paper is sea glider that method of performance underwater, geometric modeling, dynamic modeling, numerical analysis, and finally to investigate the hydrodynamic coefficients and its results is given below.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sea glider
  • lift coefficient
  • Drag coefficient
  • Wind Tunnel
  • buoyancy system
[1] Ch.C. Eriksen, T. James Osse, R. D. Light, T.Wen, Thomas W. Lehman," Seaglider: A Long-Range Autonomous Underwater Vehicle for Oceanographic Research"Ieee Jurnal Of Oceanic Engineering, VOL. 26, NO. 4, October 2001.

[2] J. Sherman, R.E. Davis, W.B. Owens, and J. Valdes. "The autonomous under water glider spray". IEEE Journal of Oceanic Engineering, Oct 2001.

[3] Osse, T.J., Eriksen, and C.C., 2007.The deep glider: a full ocean depth glider for oceanographic research: Proceedings of the Oceans'07, pp.1–12.

 [4] P. Jagadeesh, K. Murali, V.G. Idichandy " Experimental investigation of hydrodynamic force coefficients over AUV hull form" Ocean Engineering 36 (2009) 113–118

[5] IRobot.1KA.Seaglider.Student.Guide

[6] Amit Tyagi, Debabrata Sen, "Calculation of transverse hydrodynamic coefficients using computational fluid dynamic approach" Ocean Engineering 33 (2006) 798–809

[7] Full-Scale Wind Tunnel Study of the Sea Glider Underwater Glider: Department of Aeronautics & Astronautics, University of Washington Seattle WA, 98195-2400

[8] Buoyancy-Driven Underwater Gliders, Chapter 3. Taylor And Francis,London, 2003.

[9] R. E. Davis, “Preliminary results from directly measuring mid depth circulation in the tropical and South Pacific,” J. Geophysics. Res., vol. 103,pp. 24 619–24 639, 1998.

[10] Payman Arabshahi, Dan Rouseff, Warren Fox."Wide Area Ocean Networks:Architecture & System Design"Sumit Roy Dept. of Electrical Eng., U. Washingtonroy @ ee.washington.edu.

[11] Khalid Isa, M.R.Arshad,Syafizal Ishak "A hybrid-driven underwater glider model, hydrodynamics estimation, and an analysis of the motion control" cean Engineering81(2014) 111–129

[12] Xiao-xu DU, Huan Wang, Cheng-zhi Hao, Xin-liang LI" Analysis of hydrodynamic characteristics of unmanned underwater vehiclemoving close to the sea bottom "Defence Technology 10 (2014) 76e81

 [13]iRobot. Seaglider Payload Interface Specification.Maritime/Mechanical ngineering. January 12, 2012.

[14]iRobot.1KA.Seaglider.User’s Guide. Part Number: 4220126.

[15] Dr. J. M. Meyers | Dr. D. G. Fletcher | Dr. Y. Dubief"Lift and Drag on an Airfoil"ME 123: Mechanical.

Engineering Laboratory II: Fluids

[16] Perri Quattrociocchi " Acomputational Fluid Dynamics Analysis Of Simple Mathematically Designed Hull Forms For Glider Applications"

 Florida Institute of Technology 2010.

[17] Daniel Kowalyshyn." Buoyancy Driven Underwater Glider"ENGR 90: Senior Design. Advisor: Professor Erik Cheever

[18] SCHOOL OF OCEANOGRAPHY and APPLIED PHYSICS LABORATORYUNIVERSITY OF WASHINGTON "Sea glider Pilot's Guide"3/1/11 2:06 PM.