بررسی آیرودینامیکی یک وسیله چند منظوره با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

هدف از این تحقیق، بررسی عملکرد آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی یک وسیله سه زیست و تعیین مناسب برخی از پارامترهای فنی و هندسی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی است. با انجام شبیه سازی های متعدد ابتدا تعدادی از مهمترین پارامترهای اثر گذار برعملکرد آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی در پرواز، سرش و غوص این وسیله سه زیست را بررسی کرده و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده، خصوصیات عملکردی آنرا محاسبه و ملاحظات لازم را برای فراهم کردن شرایط عملکرد مناسب وسیله سه زیست مورد مطالعه در رژیم های مختلف پرواز و حرکت زیرسطحی در نظر گرفتیم. از دیگر اهداف این پژوهش، شبیه سازی سیستم پیشرانش هوایی یا موتور های هوایی وسیله و اثرات متقابل این موتورها بر ساختار آیرودینامیکی همچون زاویه نصب بال یا فاصله بال از محفظه فشار و مکان بهینه قرار گیری طولی موتور ها به منظور کاهش اثرات منفی این تقابل و افزایش راندمان کلی است بخصوص که جریان هوای پرانرژی خروجی از موتورها می تواند بصورت عمده عملکرد وسیله در حالت پرنده را تحت تاثیر قرار دهد. همچنین با انجام شبیه سازی ها در حضور موتورهای پیشران هوایی و بدون حضور موتورهای پیشران هوایی، اثر لحاظ کردن کارکرد موتورها بر تحلیل اثرات فاصله بال از هیدروفویل بر آیرودینامیک پرنده مشخص شد که نتایج نشانگر آن بود که لحاظ نکردن اثر کارکرد موتورهای فن مجرایی موجب اشتباهات عمده در تحلیل ها خواهد شد. نتایج حاکی از آنست که وجود هیدروفویل دارای نقش کنترل کنندگی جریان و جلوگیری از جدایش روی بال است. در بررسی موتورها، موتورهای پیشران هوایی در دو حالت فن مجرایی دمنده در جلوی بال و فن مجرایی مکنده قرار گرفته در پشت بال، در زوایای دمش و مکش از 0 تا 15 درجه مورد بررسی قرار گرفتند که شرایط کارکرد بهینه هر یک از موتورها با توجه به فاصله بال از محفظه فشار و زاویه نصب بال و زاویه دمش یا مکش موتور فن مجرایی در رژیم های مختلف پرواز از قبیل پرواز آزاد، پرواز در ناحیه اثر نزدیکی به سطح، پرواز سیر و همچنین در مرحله برخاست از سطح آب تعیین گردید. در ادامه از آنجا که پرنده های اثر سطحی دارای ناپایداری شدید طولی هستند به دست آوردن خصوصیات آیرودینامیکی آنها در شرایط پرواز نزدیک سطح جهت طراحی مناسب دم و پایدار کردن آنها و ایجاد قابلیت انجام چنین پروازی بسیار ضروری است که در این رابطه بررسی هایی در شرایط گفته شده قبل بروی ضریب گشتاور طولی اعمال شده حول مرکز گشتاور وسیله، در شرایط گفته شده قبل صورت پذیرفت. از دیگر اهداف این پژوهش مطالعه روی حالت زیر سطحی وسیله بود که با بررسی عوامل موثر بر هیدرودینامیک وسیله، نقش زاویه عقبگرد دم افقی و همچنین زاویه عقبگرد محفظه فشار یا همان هیدروفویل وسیله را بر پسای هیدرودینامیکی بررسی نمودیم و از این طریق با کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی که مهمترین نیروی اثرگذار در حرکت زیرسطحی است، به میزان 20? از توان مصرفی موتورها کاسته شد.