تحلیل هیدرودینامیک شناور پروازی با استفاده از تئوری پتانسیل

از زمانیکه کاربری شناور پروازی به عنوان یک شناور تندرو در حوزههای گوناگون مورد توجه واقع شد، پیشبینی دینامیک آن، موضوع تحقیقات فراوانی بوده است. این تحقیقات، دینامیک را از طریق شناخت جریان ایجاد شده در اثر برخورد بدنهی منشوری به آب آرام، مورد مطالعه قرار دادهاند. در این مقاله، حرکت پایای شناور پروازی در آب آرام بر پایهی تئوری وروس بررسی شده است. بدنه ی شناور با گوه ای منشوری تقریب زده شده و فرض شده، جریان غیر ویسکوز، غیر چرخشی و غیر قابل تراکم است. تئوری وروس، روشی برای محاسبهی ضریب فشار است و بر اساس تئوری پتانسیل عمل میکند. رابطهی ساده شده و بی- بعد شدهی برنولی، ضریب فشار را بر حسب سرعت مماسی سیال نزدیک بدنه، به دست میدهد. وروس با مدل کردن این جریان توسط یک صفحهی ورتکس، رابطه ای را بین سرعتهای مماسی و قدرت ورتکس ها ارائه داده است . کلیه ی مجهولات موجود در رابطهی ضریب فشار، وابسته به سه مجهول اصلی هستند که عبارتند از مکان صفر شدن فشار، مکان هد جت و سرعت مماسی جت در لحظهی جدایی از بدنه. این مجهولات، توسط روابط برنولی، بیو - ساوار ت که سرعت القایی یک ورتکس را محاسبه میکند و معادله ای که از فیزیک جریان در نقطهی جدایی جت از بدنه حاصل می شود، محاسبه میگردند. انتگرالگیری از ضریب فشار استخراج شده، ضریب نیروی لیفت وابسته به زمان بی بعد شده را به دست میدهد که بیانگر گسترهی ضریب نیروی لیفت در طول نیز خواهد بود. سپس، می توان وارد معادلات حرکت شد و تریم و بالاآمدگی بدنه در حالت پایا را محاسبه کرد. فرآیند یاد شده، در قالب نرمافزاری به زبان فرترن نوشته شده است. نتایج حاصله از این نرم افزار، نشان میدهند که تئوری مذکور از دقت خوبی برخوردار است و این نرم افزار میتواند به عنوان ابزاری برای آنالیز هیدرودینامیک شناور پروازی مورد استفاده واقع گردد.

کلیدواژه ها:

هیدرودینامیک ، شناور پروازی ، تئوری وروس