Дослідження впливу виїмок на опір руху підводних човнів методами обчислювальної гідродинаміки
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.212005Ключові слова:
підводний човен, макро-вихровий засіб зниження опору руху, обчислювальна гідродинамікаАнотація
Представлено новий метод зниження опору підводних човнів, який полягає у розташуванні спеціальних кругових виїмок на його поверхні у кормовій частині. Встановлено, що під час руху в виїмках виникає макро-вихровий потік в середині якого суттєво зменшується тиск. Це явище впливає на характеристики прикордонного шару та взагалі на розподіл тиску по поверхні корпусу, тобто і на опір підводного човна. Методами обчислювальної гідродинаміки досліджувався вплив кількості і розмірів виїмок при їх фіксованому розташуванні на опір двох типів підводних човнів «Ліра» та «Гепард». Отримані результати свідчать про те, що зниження опору зростає з ростом числа Рейнольдса та досягає для «Ліри» з 4 виїмками діаметром d=0.01D – 6 % при Re=1.55·108 і 2 % при Re=1.35·108 для «Гепарда» з 7 виїмками діаметром d=0.01D. Досліджувався також вплив кількості клітинок розрахункової сітки на результати розрахунків в програмних комплексах Flow Simulation (США, Франція, Канада) і Flow Vision (Російська Федерація). Ефект зниження опору отримано в обох програмних комплексах приблизно однаковий, але абсолютні значення відрізняються із-за малої кількості клітинок в Flow Vision, що пояснюється обмеженими можливостями використаної 2-ї версії цього комплексу. Також виявлено незначний ефект зниження опору на моделі підводного човна «Persia-110» (Іран) з виїмками під час буксирувальних випробувань в науково-дослідному басейні при суттєво менших числах Рейнольдса. На відміну від більшості засобів зниження опору, використання даного засобу не потребує суттєвих змін в конструкції корпусу. Це дає можливість використовувати його як на нових об’єктах так і на об’єктах, що вже введені в експлуатацію
Посилання
- Moonesun, M., Korol, Y. M., Dalayeli, H. (2015). CFD Analysis on the Bare Hull Form of Submarines for Minimizing the Resistance. International Journal of Maritime Technology, 3, 1–16. Avaialble at: http://ijmt.ir/files/site1/user_files_13d531/moonesun-A-10-450-1-97a2052.pdf
- Moonesun, M., Korol, Y. M., Brazhko, A. (2015). CFD analysis on the equations of submarine stern shape. Journal of Taiwan Society of Naval Architects and Marine Engineers, 34 (1), 21–32. Avaialble at: https://www.researchgate.net/publication/283106187_CFD_analysis_on_the_equations_of_submarine_stern_shape
- Moonesun, M., Korol, Y. M., Nikrasov, V. A., Ursalov, A., Brajhko, A. (2016). CFD analysis of the bow shapes of submarines. Journal of Scientific and Engineering Research, 3 (1), 1–16. Avaialble at: https://www.researchgate.net/publication/331001130_CFD_analysis_of_the_bow_shapes_of_submarines
- Moonesun, M., Mahdian, A., Korol, Y. M., Dadkhah, M., Javadi, M. M., Brazhko, A. (2016). Opti mum L/D for Submarine Shape. Indian Journal of Geo-Marine Sciences, 45 (1), 38–43. Avaialble at: https://pdfs.semanticscholar.org/0bb4/68b6b618d564c401285ecf31129312e677a2.pdf
- Anthony, S. (2014). China’s supersonic submarine, which could go from Shanghai to San Francisco in 100 minutes, creeps ever closer to reality. ExtremeTech. Avaialble at: https://www.extremetech.com/extreme/188752-chinas-supersonic-submarine-which-could-go-from-shanghai-to-san-francisco-in-100-minutes-creeps-ever-closer-to-reality#:~:text=Researchers%20in%20China%20are%20reporting,miles%20%E2%80%94%20in%20just%20100%20minutes
- Kukner, A., Duran, A., Cinar, T. (2016). Investigation of flow distribution around a submarine. Journal of Naval Science and Engineering, 12 (2), 1–26. Avaialble at: https://www.researchgate.net/publication/313253877_INVESTIGATION_OF_FLOW_DISTRIBUTION_AROUND_A_SUBMARINE
- Testa, C., Greco, L. (2018). Prediction of submarine scattered noise by the acoustic analogy. Journal of Sound and Vibration, 426, 186–218. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2018.04.011
- Wang, L. (2017). Numerical Analysis of Wake Field over a Submarine with Full Appendages Based on STAR-CCM+. DEStech Transactions on Materials Science and Engineering, (icmsea/mce). doi: https://doi.org/10.12783/dtmse/icmsea/mce2017/10852
- Mora Paz, J. D., Tascón Muñoz, O. D. (2014). Multiobjective Optimization of a Submarine Hull Design. Ciencia y Tecnología de Buques, 7 (14), 27. doi: https://doi.org/10.25043/19098642.92
- Ahmadzadehtalatapeh, M., Mousavi, M. (2015). A Review on the Drag Reduction Methods of the Ship Hulls for Improving the Hydrodynamic Performance. International Journal of Maritime Technology, 4, 51–64. Avaialble at: http://ijmt.ir/browse.php?a_id=428&slc_lang=en&sid=1&printcase=1&hbnr=1&hmb=1
- Aoki, K., Muto, K., Okanaga, H., Nakayama, Y. (2009). Aerodynamic characteristic and flow pattern on dimples structure of a sphere. 10th International Conference on Fluid Control, Measurements and Visualization. Avaialble at: http://www.ihed.ras.ru/flucome10/cd/papers/221.pdf
- Tai, C.-H., Leong, J.-C., Lin, C.-Y. (2007). Effects of golf ball dimple configuration on aerodynamics, trajectory, and acoustics. Journal of Flow Visualization and Image Processing, 14 (2), 183–200. doi: https://doi.org/10.1615/jflowvisimageproc.v14.i2.40
- Donnelly, K. J. (2009). Reduction of Ship Resistance through Induced Turbulent Boundary Layers. Melbourne, 74. Avaialble at: http://my.fit.edu/~swood/Reduction%20of%20Ship%20Resistance%20through%20Induced%20Turbulent%20Boundary%20Layers.pdf
- Korol, Yu. M., Bodnarchuk, Yu. S. (2018). Pat. No. 134146 UA. Sposib rehuliuvannia rozpodilu tysku na zmocheniy poverkhni sudna. No. u201808745; declareted: 15.08.2018; published: 10.05.2019, Bul. No. 9.
- Praveen, P., Krishnankutty, P. (2013). Study on the effect of body length on the hydrodynamic performance of an axi-symmetric underwater vehicle. Indian Journal of Geo-Marine Sciences, 42 (8), 1013–1022. Avaialble at: https://www.researchgate.net/publication/289737121_Study_on_the_effect_of_body_length_on_the_hydrodynamic_performance_of_an_axi-symmetric_underwater_vehicle
- Vali, A., Saranjam, B., Kamali, R. (2018). Experimental and Numerical Study of a Submarine and Propeller Behaviors in Submergence and Surface Conditions. Journal of Applied Fluid Mechanics, 11 (5), 1297–1308. doi: http://doi.org/10.29252/jafm.11.05.28693
- Hodkost' podvodnyh lodok. Avaialble at: https://znatock.org/s69t1.html
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Julia Bodnarchuk, Yuriy Korol, Mohammad Moonesun
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.