سعید جامعی

در ده های اخیر، شناورهای پروازی به صورت گسترده برای اهداف تفریحی، نظامی و خدماتی مورد استفاده قرار گرفته اند. مانورپذیری و پایداری این شناورها از موارد حائز اهمیتی است که باید در مراحل اولیه طراحی مورد توجه قرار گیرد. مطالعه ی حاضر مدل های مانور شناورهای پروازی را در سه گام توسعه می دهد. گام اول به ارائه ی شبیه سازی های مختلف عددی با هدف محاسبه ی کارایی و مشخصه های حرکتی شناور در آب آرام، اختصاص یافته است. روش های متفاوت محاسبه ی آشفتگی جریان سیال و شبیه سازی حرکات بدنه، تفاوت کلیدی میان این مدل ها است. دو مدل آشفتگی k-ε و DES برای مدل سازی آشفتگی جریان سیال آب-هوا در اطراف بدنه، بکار گرفته شده اند. حرکات جسم صلب در دامنه ی محاسباتی با استفاده از دو روش مورفینگ و اورست به صورت عددی شبیه سازی می شوند. نتایج CFD پیشنهاد می دهد که مدل آشفتگی DES می تواند دقت شبیه سازی های مورفینگ را در پیش بینی زاویه ی تریم دینامیکی و مقاومت شناور، به خصوص در سرعت های بالا بهبود ببخشد. روش اورست سبب تخمین بیش از اندازه ی نیروی مقاومت به علت محاسبه ی گردابه های بزرگتر در مسیر موج های واگرای سینه ی شناور می شود. در گام بعدی این پژوهش، برای ایجاد درکی عمیق تر از رفتار شناور های پروازی در طول حرکت مانور، تست عددی عملکرد نامتقارن یک بدنه ی پروازی مورد مطالعه قرار گرفته است. مقایسه ی نتایج CFD و تجربی بیانگر این است که افزایش زاویه ی رول(بالاتر از 10 درجه) سبب کاهش قابل توجه نیروی مقاومت شناور می شود. در این حالت زاویه ی خط سکون آب در سمت هیل شده ی شناور بزرگتر از سمت دیگر شده و افزایش فشار دینامیکی بدون بعد و کاهش ضریب مقاومت اصطکاکی را در این سمت به دنبال دارد. علاوه بر این بررسی میدان سرعت و گردابه های شکل گرفته در اطراف بدنه ی پروازی، کاهش سرعت جریان سیال را در این ناحیه نشان داده که تضعیف آشفتگی جریان را در سمت راست بدنه توضیح می دهد. به عنوان آخرین گام از پایان نامه ی حاضر، تست دریفت شناور پروازی TB45، با کمک دو مدل ریاضی و عددی بازتولید شده است. روش 2D+T در مدل ریاضی و از مدل DES-Morphing برای شبیه سازی CFD مسئله بکار گرفته شده اند. مشاهدات نشان می دهد که مدل ریاضی با استفاده از روابط ساده تجربی، نیروی مقاومت و تریم دینامیکی شناور را در سرعت های پایین با دقت بالاتری پیش بینی می کند. ا