استخراج ضرایب هیدرودینامیکی مانور یک شناور پروازی تک‌بدنه با استفاده از شبیه‌سازی عددی مدل تست مهار شده

Abstract

امروزه استفاده از روش‌های عددی جهت پیش‌بینی حرکات و رفتار شناورها به‌دلیل مزیت‌هایی چون زمان و هزینه کمتر، دقت فزاینده، تنوع سناریوهای مورد بررسی و اصلاحاتی که در مرحله طراحی شناورها با آن می‌توان ایجاد کرد، از توجه بیشتری برخوردار شده‌است. لذا در بحث مانور شناورهای تندرو نیز توسعه به‌کارگیری روش‌های عددی در کنار روش‌های تحلیلی و نیمه‌تحلیلی می‌تواند دید مناسب اولیه نسبت به عملکرد مانور بدنه موردنظر قبل از اجرای روش‌‌های پرهزینه‌تر مدل مقیاس و یا تست میدانی فراهم نماید. در این مقاله بر اساس دستگاه متشکل از چهار معادله حرکات سرج، سوی، یاو و رول، ضرایب مانور وابسته به سرعت عرضی و زاویه رول برای یک شناور پروازی تک‌بدنه با شبیه‌سازی عددی محاسبه شده‌است. برای این‌کار، تست مدل مهارشده مقیاس این شناور و با روش دینامیک سیالات محاسباتی در نرم افزار انسیس سی‌اف‌ایکس مدل‌سازی گردید و نتایج شبیه‌سازی‌ها در زوایای دریفت مختلف، زوایای رول مختلف و سرعت‌های پیشروی متفاوت برای شناور پروازی مد‌نظر در حرکت خط راست آن استخراج گردید. برخی از نتایج شبیه‌سازی با مقادیر حاصلی از روابط نیمه‌تجربی لواندوفسکی مقایسه گردید که اختلافاتی را نشان داده است. همچنین نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که سرعت پیشروی یک عامل موثر بر مقادیر ضرایب هیدرودینامیکی مانور شناور پروازی می‌باشد. ضمن اینکه نیروها و گشتاورهای مانور نسبت به سرعت عرضی به‌صورت خطی تغییر ‌کرده‌است اما با افزایش سرعت پیش‌روی، نیروی عرضی سوی و گشتاور یاو نسبت به زاویه رول به‌ سمت غیرخطی بودن میل می‌کند. در سرعت‌های کمتر می‌توان با تقریب مناسب‌تر این وابستگی‌ها را به‌صورت خطی تخمین زد.