Jenerik sualtı aracı üzerinde Lighthill-Curle yöntemi ile hidroakustik incelemeler

Yıl 2019, , 1351 - 1364, 29.05.2019

Emre Güngör

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460531

Öz

Jenerik bir sualtı aracının yaymış olduğu akış gürültüsü modellenmiş ve sayısal ortamda çözülmüştür. Büyük Burgaç Benzetimi (LES) ile hidrodinamik çözümlemenin gerçekleştirildiği sonlu hacim yöntemleri ve ses yayılımının modellendiği akustik analojiler birarada kullanılarak akışkan ortamındaki ses basınç seviyeleri, ses yönelimi, gürültü spektrumları ve akustik iz bulunmuştur. Doğruluğun artırılabilmesi için yoğun ağ yapısı kullanılmış ve ikinci dereceden ayrıklaştırmalar gerçekleştirilmiştir. Basınç tabanlı ticari koddan faydalanılarak akış dinamiği denklemleri filtrelenerek çözülmüş ve buradan elde edilmiş basınç bilgisi akustik kaynağı olarak tanımlanmıştır. Bununla birlikte izlenen yöntemin doğrulanabilmesi için literatürde test verisi mevcut olan denektaşı çalışmaları ele alınarak uygunluk gösterecek sayısal kurgu oluşturulmuştur. Hidrodinamik test verileri mevcut olan 4382 pervanesinin farklı hız ve devirlerdeki itme ve tork grafikleri sayısal çözümleme ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca VP1304 pervanesinin oluşturduğu gürültü harmoniklerinin genlik seviyeleri hibrit olarak sayısal ortamda atanmış alıcı noktalarında bulunmuş ve test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Yöntemin doğrulanması ile birlikte sualtı aracının yaymış olduğu gürültü karakteristiği Lighthill-Curle yöntemi ile sayısal olarak bulunmuş ve hidroakustik olarak gürültü kaynaklarının sınıflandırılması gerçekleştirilmiştir. Böylece tasarım ve geliştirme aşamalarında önemli bir kriter olan hidroakustik çalışmanın yapılabilirliği ve uygulanışı gösterilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

Hidroakustik, Lighthill; ses yayılımı;

Kaynakça

• Dhinesh G., Murali K., Subramanian V. A, Estimation of hull-propeller interaction of a self-propelling model hull using a RANSE solver, Ships and Offshore Structure, Volume 5, 2010.
• Sun Y., Su, Y. Wang, X., Hu H., Experimental and numerical analyses of the hydrodynamic performance of propeller boss cap fins in a propeller-rudder system, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Volume 10, 2016.
• Vrijdag A., Stapersma D., Terwisga T. V., Control of propeller cavitation in operational conditions, Journal of Marine Engineering & Technology, Volume 9, 2010.
• Güngör E. Prediction of Performance of Test-Case Inclined Propeller SMP15 in Cavitating and Non Cavitating Conditions. Fourth International Symposium on Marine Propulsors smp’15. Austin, Texas, USA,2015.
• Yari E., Ghassemi, H., The unsteady hydrodynamic characteristics of a partial submerged propeller via a RANS solver, Journal of Marine Engineering & Technology, Volume 14, 2015.
• Luo G. Study of scattering from turbulence structure generated by propeller with FLUENT, Waves in Random and Complex Media, Volume 27, 2017.
• Gao T., Wang Y., Pang Y., Cao J., Hull shape optimization for autonomous underwater vehicles using CFD, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Volume 10, 2016.
• Sovani S. D. & Chen K. H. Aeroacoustics of an Automotive A-Pillar Raingutter: A Numerical Study with the Ffowcs-Williams Hawkings Method, SAE Noise and Vibration Conference and Exhibition. Traverse City, Michigan,2005.
• Rumpfkeil M. P., Robertson K. D., Visbal M. R.. Comparison of aerodynamic noise propagation techniques. AIAA SciTech, 52nd Aerospace Sciences Meeting, Maryland,2014.
• Salvatore F., Testa C., and Greco L. Coupled Hydrodynamics-Hydroacoustics BEM Modelling of Marine Propellers Operating in a wakefield.” First International Symposium on Marine Propulsors. Trondheim, Norway,2009.
• Bagheri M. R., Seif, M. S., Mehdigholi, H., Yaakob, O., Analysis of noise behaviour for marine propellers under cavitating and non-cavitating conditions, Ships and Offshore Structures, Volume 12, 2017.
• Kinns R., Thompson I., Kessissoglou N., Tso Y., Hull vibratory forces transmitted via the fluid and the shaft from a submarine propeller, Ships and Offshore Structures, Volume 2, 2007.
• Salio M. P, Numerical assessment of underwater noise radiated by a cruise ship, Ships and Offshore Structures, Volume 10, 2015.
• Oberai A. Ronaldkin F., Hughes T. Computational procedures for determining structural-acoustic response due to hydrodynamic sources, Comp. Methods Appl. Mech. Engineering 190, 345-361,2000.
• Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations, Monthly Weather Review, Vol.93, No.3, pp99, 1963.
• Boswell J. R., "Design, cavitation performance, and open-water performance of a series of research skewed propellers," Department of the Navy Naval Ship Research Development Center, Washington, D.C., 1971.
• Potsdam Experimental Team, Proceedings of the Second Workshop on Cavitation and Propeller Performance, Fourth International Symposium on Marine Propulsors SMP15 . Austin, Texas, USA, 2015.
• Grythe, J., Beamforming algorithms - beamformers. Technical Note, Norsonic AS, Norway, 2015.
• Messer, H., The Potential Performance Gain in Using Spectral Information in Passive Detection/Localization of Wideband Sources. IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.43, No.12, December, 1995.