تحلیل هیدرودینامیکی جریان داخلی غیردائم یک پرتابه زیرآبی
چکیده
پرتاب با کمک هوای فشرده در زیر آب دارای مکانیزم پیچیده و شامل پارامترهای موثر زیادی است. در این تحقیق پس از استخراج روابط ترمودینامیکی، هیدرودینامیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم و حل دستگاه معادلات مربوطه، به مطالعه میزان تاثیر پارامترهای موثر در پرتاب پرداخته شده است. نتیجه آن بود که حدود 90% از رفتار فرآیند پرتاب در گرو نحوه باز و بسته شدن شیر شلیک هوای فشرده است. لذا به دنبال بهینه ترین پروفیل تغییرات دریچه شیر برحسب زمان در اعماق مختلف آب پرداخته شد. به طوری که با اطلاعات تجربی از عملکرد سامانه واقعی مطابقت داشته باشد. مواردی همچون سرعت خروج پرتابه از دهانه جلویی دستگاه پرتاب، شتاب مجاز وارد بر پرتابه، فشار مجاز داخل لوله پرتاب، فشار لوله پرتاب در لحظه خروج از دهانه، فشار باقیمانده در کپسول پرتاب گر، مبنای تایید آنالیز سامانه پرتاب بر اساس اطلاعات واقعی هستند. پروفیل زمانی باز شدن شیر به صورت تابع ریاضی چندجمله ای و پروفیل زمانی بسته شدن شیر به صورت تابع کسینوسی تخمین زده شد و ضرایب این توابع با توجه به پارامترهای کنترلی پرتاب برای 5 عمق 10، 50، 100، 150، 200 متری آب بدست آمد. بهینه سازی در چنین سیستم هایی فرآیندی بسیار وقت گیر و پرزحمت است. یافتن روشی برای ساده سازی مدل حاکم بر سیستم، از جمله اصلی ترین اهداف این پروژه به حساب می آید. پس از تحلیل سیستم پرتاب پوزیتیو هوای فشرده در زیرآب، صحت فرضیات ساده کننده مسئله را با کمک شبیه سازی در نرم افزار فلوئنت بررسی نمودیم. شبیه سازی در این نرم افزار طی چند مرحله انجام گرفت. در هر مرحله صحت پاره ای از فرضیات بررسی شد. با توجه به طولانی بودن زمان شبیه سازی در نرم افزار، تغییرات پارامترهای پرتاب در طی فرآیند، به عنوان نمونه در عمق 100 متری آب به صورت دوبعدی متقارن محوری در فلوئنت تعیین و با نتایج تحلیل معادلات مقایسه گردید. در ادامه به بررسی شرایط مدل سازی و شبیه سازی سه بعدی فرآیند در نرم افزار پرداخته شد. باتوجه به محدودیت زمانی در این پروژه، امکان حل کامل مدل سه بعدی وجود نداشت. لذا تعدادی از نتایج میانی حل ارائه گردید.