İnsansız Sualtı Araçlarında (İSA) Hidrodinamik Sürüklenme ve Kaldırma Kuvvetlerinin Derinlik ve Hıza Bağlı Değişiminin HAD İle Analizi

Günümüzde İnsansız Sualtı Araçları (İSA), okyanus ve denizaltı keşifleri için sıklıkla kullanılmaktadır. Su yüzeyine yakın hareket eden İSA'ların hidrodinamiği, daha derinde hareket eden İSA’lara göre önemli farklılıklar gösterir. Bu makalede, bir İSA'nın farklı derinliklerde (0.5 m, 1 m, 1.5 m, 2 m ve 2.5 m) yapmış olduğu surge (x ekseni yönünde doğrusal yer değiştirme) hareketi için araç gövdesine etki eden hidrodinamik sürüklenme kuvvetleri, kaldırma kuvvetleri ve bunlara bağlı olarak sürüklenme ve kaldırma katsayıları elde edilmiştir. Çalışmanın amacı, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analiz yöntemlerini kullanarak derinlik ve akış hızının hidrodinamik parametreler üzerindeki etkisini gözlemektir. Analiz amaçlı simulasyonlarda, 2018-108 nolu Kocaeli Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (KOU-BAP) biriminden altyapı desteği alınarak geliştirilen, dört serbestlik dereceli İSA’nın SolidWorks yardımı ile bire bir ölçülerde tasarlanan 3 boyutlu CAD modeli kullanılmıştır. Flow Simulation ticari yazılımı, SolidWorks programıyla birlikte çalışabilen bir HAD yazılımıdır ve laminar ve türbülanslı akış analizleri için Navier Stokes denklemlerinin çözümünden yararlanır. Bu çalışmada, Flow Simulation k-ε türbülans modeli kullanılmıştır.

Unmanned Underwater Vehicles (UUV) are frequently used today for ocean and submarine exploration. The hydrodynamic properties of UUV's moving close to the water surface are quite different from those moving at deeper depths. In this article, an UUV's has done at different depths (0.5 m, 1 m, 1.5 m, 2 m and 2.5 m) and velocities (0.1 m/s, 0.5 m/s and 1 m/s) in horizontal and vertical directions, during the movements, the hydrodynamic drag forces,, the lift forces acting on the hull and the drag and lift coefficients depending on these were tried to be determined. The aim of the study is to observe the effects of depth and flow velocity on hydrodynamic parameters by using Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis methods. The accuracy of the values obtained from numerical analyzes was tried to be proven by conducting experimental studies. In the simulations for analysis, a three-dimensional CAD model of the four-degrees-of-freedom UUV, which was developed with the infrastructure support of the Kocaeli University Scientific Research Projects (KOU-SRP) unit, numbered 2018-108, was used. Flow Simulation commercial software is a CFD software interoperable with SolidWorks and utilizes the solution of Navier Stokes equations for laminar and turbulent flow analysis. In this study, the Flow Simulation k-ε turbulence model was used for the transition from laminar flow to turbulent flow.