Autosub su altı aracının direnç ve yanal hızda manevra özelliklerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the underwater vehicle autosub for resistance and lateral velocity maneuvering specifications
Yazar: SARE NUR ÇIPLAKKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN ARIKAN ÖZDEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Bu çalışma, Autosub su altı aracının 3/4 ölçekli modeli ve gerçek ölçekli geometrileri kullanılarak kuvvet ve moment hesaplamalarını içermektedir. Çalışmada, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) hesaplamaları RANS denklemleri ve k-ω türbülans modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Direnç analizleri, 0 ile 2 m/s hız aralığında yapılmıştır. Statik sürüklenme analizleri ise 0 ile 10 derece sürüklenme açıları aralığında 2 derece aralıklarla yapılmıştır. Uygun ağ yoğunluğunu belirlemek için bir ağ bağımsızlık çalışması yapılmıştır. Ağ yapısı, 6 derece sürüklenme açısı için analizlerde belirlenmiş ve bu ağ yapısı diğer sürüklenme açıları için kullanılarak sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Gerçek ölçekli direnç analizleri yapılmış ve hesaplanan direnç kuvvetleri deneysel ve sayısal diğer çalışma verileri ile karşılaştırılmıştır. Statik sürüklenme ve direnç analizlerinden elde edilen kuvvet ve moment değerleri, literatürdeki deneysel sonuçlarla uyumlu bulunmuştur. Çalışmanın son bölümünde, statik sürüklenme koşullarında L/B oranının kuvvet ve momentlere etkisi sunulmuştur. Oluşturulan farklı L/B oranına sahip geometrilerin ağ yapıları oluşturulurken, ilk bölümde gerçekleştirilen ağ bağımsızlık çalışmasında seçilen ağ boyutları kullanılmıştır. Bu 5 farklı ağ yapısı, 0 ile 10 derece arasında 6 farklı sürüklenme açısında yapılan analizlerde kullanılmıştır. Bu çalışmanın sonuç bölümünde, bu 30 analiz tartışılmış ve L/B oranının etkileri sunulmuştur.

Abstract:
This study involves the force and moment calculations using the 3/4rd scale model and full-scale geometries of the Autosub submarine. Computational fluid dynamics (CFD) calculations are performed using RANS equations and the k-ω turbulence models. The resistance analyses are conducted for speeds ranging from 0 to 2 m/s. Static drift analyses are conducted between the range of 0 to 10o degrees drift angles at 2 degrees intervals. A mesh independence study is carried out to determine the adequate mesh density. The mesh structure is determined in the analyses for 6 degrees of drift angle and this mesh structure is used for other drift angles, and the results are compared with experimental data. Full-scale resistance analyses are conducted, and the calculated resistance forces are compared with the experimental and empirical data. The force and moment values obtained from static drift and resistance analyses are found to be consistent with experimental results in the literature. The last part of the study the effect of L/B ratio on the forces and moments which occurs at static drift condition is presented. While creating the mesh structures of the geometries created in the last part, which have different L/B ratios but the same displacement value, the mesh sizes selected by the mesh independence study conducted in the first part were used. These 5 different mesh structures have been used in the analyses which have done with 6 different drift angles between 0 to 10 degrees. At the conclusion part of this study these 30 analyses have been discussed and the L/B ratio effects has been presented.