فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

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 تأثیر 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 ۱۵ آزمایش انجام‌شده، پنج مدل با بالاترین درصد مطلوبیت شناسایی گردید و نمونه‌ی شماره ۱۲ به‌عنوان گزینه‌ی نهایی انتخاب شد که کاهش 12.1 درصدی در نیروی مقاومت نسبت به مدل اولیه نشان داد. همچنین آزمایش شماره‌ی ۷ 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 شد و اثر عدد رینولدز، ضرایب مقاومت و مقاومت وابسته به حجم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد تغییرات زاویه و انحنای دماغه و دم تأثیر قابل توجهی بر نیروی مقاومت بدنه‌ی شناور زیرسطحی دارد.