محاسبه درگ شناور دوزیست تحت اثر امواج دریا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

هواناو ها وسایل دریایی دوزیستی هستند که قابلیت حرکت بر روی سطح آب و زمین را دارند. در این مقاله درگ هواناو در سرعت های مختلف و در سه حالت محاسبه شده است. حالت اول شناور کاملاً مغروق در هوا، حالت دوم شناور بالاتر از سطح زمین و حالت سوم با درنظرگرفتن امواج در زیر شناور است. در حالت های دوم و سوم مدل‌سازی عددی با فواصل مختلف شناور از زمین یا دریا انجام شده است. شبیه‌سازی در حالت های اول و دوم به‌صورت تک‌فازی و در حالت سوم به‌صورت دوفازی انجام شده است. شبیه‌سازی در حالت های تک‌فازی و دوفازی به ترتیب به تعداد 14 و 16 مورد صورت گرفته است. در مجموع سی شبیه سازی انجام شده، مطالعه پارامتریک بر متغیرهای عمق آب، طول و ارتفاع موج، سرعت شناور و فاصله از سطح در نظر گرفته شده اند. شبکه بندی دامنه حل از نوع تریمر و ساختار یافته در نرم افزار استار سی سی ام تولید و جهت حل عددی از روش حجم محدود در نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. برای مدلسازی آشفتگی در حالت تک فازی از مدل توربولانسی 𝐤 − 𝛚 استاندارد و در حالت دو فازی از مدل 𝐤 − 𝛚 𝐬𝐬𝐭 استفاده شده است. جهت شناسایی و شبیه سازی سطح آزاد جریان در حالت سوم، روش کسر حجمی سیال بکار برده شده است. به منظور اعتبارسنجی، مدلسازی عددی درگ شناور کانتینربر kcs انجام شد و مقایسه نتایج عددی با آزمایشگاهی از مطابقت خوبی برخوردار بودند. نتایج نشان دادند که افزایش ارتفاع امواج باعث کاهش و افزایش طول موج باعث افزایش نیروی درگ می شود. همچنین کاهش فاصله از سطح باعث کاهش نیروی درگ می گردد.

calculation of amphibian floating drag under the effect of sea waves using computational fluid dynamics

hovercrafts are amphibious marine vehicles that are capable of moving on the surface of the water and land. in this article، hovercraft drag has been calculated at different speeds and in three states. the first state of floating completely submerged in the air، the second floating above the surface of the ground and the third considering the waves below the float. in the second and third cases، numerical modeling has been done with different floating distances from the ground or the sea. simulation in the first and second states is done in single phase and in the third state in two phases. 14 and 16 simulations have been done in single-phase and two-phase modes، respectively. a total of 30 simulations were carried out، a parametric study on the variables of water depth، wave length and height، floating speed and distance from the surface were considered.the cells of the solution domain is of trimmer type and structured in the star ccm software، and for the numerical solution، the finite volume method is used in the fluent software. the standard k-ω turbulence model has been used to model turbulence in single-phase mode، and the k-ω sst model has been used in two-phase mode. in order to identify and simulate the free surface of the flow in the third state، the fluid volume fraction method has been used. in order to validate، the numerical modeling of the drag of the kcs container carrier was carried out، and the comparison of the numerical results with the experimental results were in good agreement. the results showed that increasing the height of the waves decreases and increasing the wavelength increases the drag force. also، reducing the distance from the surface reduces the drag force.