ارزیابی جرم افزوده ی یک وسیله زیر آبی با استفاده از روش المان مرزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی دکتری، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر ضرایب جرم افزوده‌ یک وسیله زیرآبی با استفاده از روش المان مرزی محاسبه شده است. جریان سیال با استفاده از روش المان مرزی بر روی شبکه‌ی مثلثی توسط نرم‌افزار GAMBIT تولید و سپس در کد المان مرزی حل می‌شوند و پس از آن ضرایب ماتریس جرم افزوده محاسبه گردیده اند. به منظور صحت سنجی کد، ضرایب جرم افزوده‌ی کره و بیضیگون با نسبت منظری مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل برای کره و بیضیگون با نتایج تحلیلی مقایسه و نشان داده شده است که حل المان مرزی از دقت بسیار مناسبی برخوردار می‌باشد. پس از آن هندسه‌ی وسیله زیرآبی سابوف جهت نشان دادن کاربرد عملی و راهبردی پژوهش حاضر، شبیه‌سازی شده است. نتایج ضرایب جرم افزوده‌ی محاسبه‌شده با استفاده از روش المان مرزی با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. نتایج حاصل تطابق بسیار مناسبی با نتایج تجربی برای سابوف را نشان می‌دهد. قابل ذکر است که در روش المان مرزی از اثرات لزجت، اغتشاش و گردابه‌ها صرف نظر شده و معادلات اویلر و لاپلاس برای حل جریان مورد استفاده قرار گرفته است. 

کلیدواژه‌ها


 [1] Birkhoff G., Hydrodynamics: A study in logic, fact, and similitude, Princeton, 1950.
 [2] Brennen, C., A review of added mass and fluid inertial forces. 1982.
[3]  Drazin P.G. and Reid W.H., Hydrodynamic stability, Cambridge university press, 2004.
[4]  Drazin P.G. and Reid W.H., Hydrodynamic stability, Cambridge university press, 2004.
[5]  Khoury G.A., Airship technology. Vol. 10, Cambridge University Press, 2012
[6]  Tuveri M., Ceruti A. and Marzocca P., Added masses computation for unconventional airships and aerostats through geometric shape evaluation and meshing. International Journal of Aeronautical and Space Sciences,. 15(3): pp. 241-257, 2014
[7] Korotkin A.I., Added masses of ship structures.Vol. 88.: Springer 2008.
 [8] MacPherson, D., V.R. Puleo, and M.B. Packard, Estimation of entrained water added mass properties for vibration analysis. SNAME New England Section, 2007.
[9] Hess J.L. and Smith A.M.O., Calculation of non-lifting potential flow about arbitrary three-dimensional bodies Report No. E.S. 40622, Douglas Aircraft Company, Inc., Long Beach, CA 1962.
[10] Katsikadelis J.T., Boundary Elements: Theory and Applications: Theory and: Elsevier Applications 2002.
[11] Clements D.L., Green's functions for the boundary element method, C.A. Brebbia, W.L. Wendland, G. Kuhn (Eds.), BEM 1X, 1, CMP/Springer-Verlag Publishers, Southampton, pp. 14–20,1987.
[12] Choi Y.R. and  Hong S.Y., An Analysis of Hydrodynamic Interaction of Floating Multi-Body Using Higher-Order Boundary Element Method, The Twelfth International Offshore and Polar Engineering Conference, Japan,2002.
[13] Ghassemi H., Yari E., The Added Mass Coefficient computation of sphere, ellipsoid and marine propellers using Boundary Element Method, Polish Maritime Research, Vol. 18, No. 1, pp. 17-26, 2011.
[14] Lin Z., Liao S., Calculation of added mass coefficients of 3D complicated underwater bodies by FMBEM, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 16, No. 1, pp. 187-194, 2011.

[15] Yari E. and Ghassemi H., Boundary Element  Method Applied to Added Mass Coefficient Calculation of the Skewed Marine Propellers, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 23, No. 2, pp. 25-31, 2016.

[16] Yu-cun PAN, Huai-xin ZHANG and Qi-dou ZHOU, Numerical Prediction of Submarine Hydrodynamic Coefficients Using CFD Simulation, Journal of Hydrodynamics, No 24, pp 840-847, 2012.