Autosub sualtı aracının farklı boy genişlik oranları ve derinlik genişlik oranları için yanal hızda manevra türevlerinin elde edilmesi
Investigation of the maneuvering derivatives for static drift of the autosub underwater vehicle for different length to breath and height to breath ratios
Yazar: YUNUS ŞAHİN
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, 2024
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Autosub su altı aracının ölçekli modeli kullanılarak model üzerine gelen kuvvet ve moment değerlerinin hesaplamaları yapılmıştır. Çalışmaya, model üzerinde gerçekleştirilen deneysel ve sayısal çalışmalar baz alınarak başlanmıştır. Analizler, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD), RANS denklemleri ve k-ω türbülans modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Uygun ağ yapısını belirlemek amacıyla, seçilen başlangıç modelinde yakınsama durumları gözlemlenmiş ve toplamda beş farklı ağ yapısı denenmiştir. Ağ yapılarındaki boyut faktörü, ITTC'nin (International Towing Tank Conferences) önerdiği şekilde sabit oranlarda değiştirilmiştir. Çalışmada, özellikle su altı aracının sabit deplasman değerlerinde farklı boy ve genişlik oranı (L/B) ve yükseklik ve genişlik (H/B) oranları incelenmiştir. L/B için altı, H/B için beş farklı model tasarlanmış ve her biri için 0 ile 10 derece arasında olacak şekilde altı farklı açı uygulanarak toplamda 66 analiz gerçekleştirilmiştir. Döndürme işlemi, tüm modeller için ağırlık merkezinden gerçekleştirilmiştir. Her bir farklı durum ve model için elde edilen değerlerin, uygun ve optimal bir model seçimi için gösterge ve yardımcı kaynak oluşturması amaçlanmıştır. Çalışmanın devamında, elde edilen sayısal sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılarak modelin doğruluğu test edilecektir. Bu karşılaştırma, farklı parametrelerin aracın hidrodinamik performansı üzerindeki etkilerini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır. Ayrıca, HAD yönteminin doğruluğu, deneysel yöntemlerle desteklenerek güçlendirilecektir. Sonuçlar, su altı araçlarının tasarımında kullanılabilecek veriler sunarak, gelecekteki model optimizasyonları için faydalı olacaktır.

Abstract:
In this study, the calculations of forces and moments acting on the scaled model of the Autosub underwater vehicle were performed using the geometries of the model. This study was initiated based on prior experimental and numerical studies conducted on the model. The analyses were carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD), RANS equations, and k-ω turbulence models. To determine the appropriate mesh structure, convergence analysis were conducted in the initial selected model, and a total of five different mesh structures were tested. The size factors in the mesh structures were altered at fixed ratios according to ITTC (International Towing Tank Conferences) recommendations. Specifically, in this study, different length to breath (L/B) and height to breath (H/B) ratios at constant displacement values of the underwater vehicle were examined. Six different models were designed for L/B, and five for H/B, with six different angles applied to each model ranging from 0 to 10 degrees, resulting in 66 analyses. The rotation process was performed from the center of volume for all models. The values obtained for each different condition and model can serve as indicators and useful resources for selecting an appropriate and optimal model dimensions. In the continuation of the study, the obtained numerical results will be compared with experimental data to test the accuracy of the model. This comparison will help us better understand the effects of different parameters on the hydrodynamic performance of the vehicle. Additionally, the accuracy of Computational Fluid Dynamics (CFD) methods will be reinforced by supporting them with experimental techniques. The results will provide valuable data for the design of underwater vehicles and will be useful for future model optimizations.