ارزیابی تاثیر فرم هندسی دماغه و دم بر عملکرد هیدرودینامیکی شناور زیر سطحی(auv)

طراحی فرم بدنه‌ی شناورهای زیرسطحی نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد هیدرودینامیکی آن‌ها دارد. سه بخش اصلی دماغه، بدنه‌ی میانی و دم در بهینه‌سازی فرم بدنه‌ی وسایل زیرسطحی خودران (auv) از منظر هیدرودینامیکی تاثیر مستقیم دارند. در این پژوهش، اثر هم‌زمان شکل هندسی دماغه و دم بر عملکرد هیدرودینامیکی و ویژگی‌های جریان اطراف بدنه‌ی یک auv با طول ثابت بررسی شده است. برای طراحی پروفیل بدنه از معادلات مایرینگ استفاده شد و پارامترهای کنترلی این معادلات به‌منظور ایجاد تغییر در فرم بدنه تنظیم گردید. شبیه‌سازی عددی جریان با استفاده از نرم‌افزار star-ccm+ و حل معادلات rans انجام گرفت. فرآیند بهینه‌سازی به کمک روش طراحی آزمایش فاکتوریل کامل در نرم‌افزار design expert و در سرعت جریان 1.1 متر بر ثانیه صورت پذیرفت. فرم بهینه با هدف کمینه‌سازی نیروی مقاومت و با قید حفظ حجم در محدوده‌ی دو درصد نسبت به مدل اولیه انتخاب شد. از میان 15 آزمایش انجام‌شده، پنج مدل با بالاترین درصد مطلوبیت شناسایی گردید و نمونه‌ی شماره 12 به‌عنوان گزینه‌ی نهایی انتخاب شد که کاهش 1/12 درصدی در نیروی مقاومت نسبت به مدل اولیه نشان داد. همچنین آزمایش شماره‌ی 7 کمترین مقدار مقاومت را با کاهش 3.2 درصدی نسبت به مدل پایه ارائه کرد. تحلیل جریان در بازه‌ی سرعت 0.3 تا 1.4 متر بر ثانیه انجام و اثر عدد رینولدز، ارزیابی شد و نیروی مقاومت آزمایشات منتخب به همراه ضرایب مقاومت وابسته به حجم در سرعت های گوناگون ا ستخراج گردید. مقایسه ی نمودارهای ضرایب ا اصطکاکی فرم های بدنه نشان می دهد، تغییرات فرم دماغه و دم مدل حائز اهمیت بوده و تاثیر زیادی بر نیروی مقاومت وسایل نقلیه زیر آبی دارد.

assessment of nose and tail geometry effects on the hydrodynamic performance of an underwater vehicle (auv)

the hull form design of underwater vehicles significantly influences their hydrodynamic performance. the three main sections—nose، midbody، and tail—play a crucial role in optimizing the hull of autonomous underwater vehicles (auvs) from a hydrodynamic perspective. in this study، the simultaneous effects of nose and tail geometry on hydrodynamic performance and surrounding flow characteristics of a fixed-length auv hull were investigated. mairing's equations were employed to design the hull profile، and the control parameters were adjusted to generate variations in the hull form. numerical simulations were performed using star-ccm+ based on the rans equations. optimization was conducted via a full factorial design of experiments in design expert at a flow velocity of 1.1 m/s. the optimal hull form was selected to minimize drag force while maintaining a volume variation within 2% of the initial model. among 15 conducted experiments، five models with the highest desirability were identified، and model 12 was chosen as the optimal configuration، achieving a 1.12% reduction in drag compared to the initial design. notably، model 7 exhibited the lowest drag، with a 3.2% reduction relative to the baseline. flow analyses were performed over velocities ranging from 0.3 to 1.4 m/s، and the effects of reynolds number، drag coefficients، and volume-dependent resistance were evaluated. results indicate that variations in the curvature and slope of the nose and tail sections significantly affect the drag force of the submerged vehicle.