طراحی شناور زیر سطحی با الهام از طبیعت

شکل های موجود در طبیعت می تواند زمینه توسعه تکنولوژی های جدید را فراهم سازد. طراحی شناور زیرآبی با الهام از طبیعت همواره توجه بسیاری از مهندسین دریا را به دلایل مختلفی از جمله کاهش هزینه های جستجو در اقیانوس واکتشاف منابع جدید به خود جلب کرده است. هدف اصلی این تحقیق طراحی هندسه جسم زیر آبی با الهام از شکل بدنه و همچنین شبیه سازی آن با استفاده از بر نامه فلوئنت در حالت 3بعدی است. از روی عکس های دوبعدی، هندسه سه بعدی بدن دولفین ایجاد و مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس با الهام گرفتن از شکل بدنه دلفین، هندسه جسم زیر آبی ودم در برنامه کتیا تولید شده است. برای تحلیل مدل در حالت دم زدن نیز از روش مش بندی دینامیکی بهره گرفته شده است. همچنین شناور در حالت مستغرق مورد بررسی قرار گرفته است که در آن از اثرات سطح آزاد صرفه نظر شده است. هندسه مناسب با بررسی هیدرودینامیکی بدنه دولفین تحت تغییر شکل های دم و بدنه های مختلف طراحی شده است. چهار نوع بدنه و دم طراحی شده مورد بررسی قرار گرفته است و با یکدیگر مقایسه شده اند. در این تحقیق مدل های توربولانسی ?-k rdstanda، ?-k rng و ?-k استفاده شده است. نتایج بدست آمده از این پژوهش حاکی از این مطلب است که با افزایش سرعت در محدوده 1 تا 3 متر بر ثانیه نیروی درگ کاهش یافته و با تغییر فرم بدنه شناور زیر آبی میزان رشد نیروی درگ، کاهش می یابد. پس از تحلیل عددی هندسه های مورد بحث و تطبیق با مدل تجربی متوجه می شویم مدل چهارم مناسب تر می باشد. چون این مدل نیروی درگ کمتری را تحمل می کند. در ادامه با الهام گرفتن از حالت دم زدن دلفین در آب، به بررسی مشبندی دینامیکی مدل در حالت 2 بعدی برای خلق این حرکت اقدام شده است. با مشبندی دینامیکی متوجه می-شویم هنگامی که شناور در حالت دم زدن است میزان تولید نیروی درگ به میزان کمی کاهش می یابد. باید این نکته را در نظر گرفت برای ایجاد حرکت عینی شنای دلفین با مشکلات فراوانی روبرو هستیم و در کار حاضر بدنه دلفین صلب در نظر گرفته شده است و حالت دم زدن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی صحت مدل شبیه سازی شده، مدل با یک بستر آزمایشگاهی مقایسه شده است. پارامترهای مهم هیدرودینامیکی استخراج وبا نتایج شبیه سازی مقایسه شده اند که حاکی از انطباق نسبتاً مناسب نتایج است. از این رو می-توان از مدل شبیه سازی شده به منظور بهینه سازی و بررسی پارامترهای مورد نیاز استفاده کرد. این امر باعث کاهش هزینه های خطا در آزمایش و ساخت خواهد شد