A Comparative Assessment of Various Cavitator Shapes for High-speed Supercavitating Torpedoes: Geometry, Flow-physics and Drag Considerations

سال انتشار: 1403
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 55

فایل این مقاله در 17 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-17-9_018

تاریخ نمایه سازی: 19 تیر 1403

چکیده مقاله:

Modern underwater warfare necessitates the development of high-speed supercavitating torpedoes. Achieving supercavitation involves integrating a cavitator at the torpedo's front, making cavitator design a critical research area. The present study simulated supercavity formation by cavitators of various shapes attached to a heavyweight torpedo. The study involves simulations of thirteen cavitator designs with various geometrical configurations at different cavitation numbers. The simulations employ the VOF multiphase model along with the Schnerr and Sauer cavitation model to analyze supercavitation hydrodynamics. The study examines the supercavity geometry and drag characteristics for individual cavitator designs. The results reveal a significant reduction in skin friction drag by a majority of cavitators. Notably, a disc cavitator at a cavitation number of ۰.۰۹ demonstrates a remarkable ۹۲% reduction in the coefficient of skin friction drag. However, the overall drag reduces when incorporating a cavitator, but it introduces additional pressure drag. The study found that the cavitators generating larger supercavities also yield higher pressure drag. Therefore, the supercavity should just envelop the entire torpedo, as excessively small supercavities amplify skin friction drag, while overly large ones elevate pressure drag. Ultimately, the study concludes that selecting the ideal cavitator entails a comprehensive evaluation of factors such as supercavity and torpedo geometry, reductions in skin friction drag and increments in pressure drag.

نویسندگان

K. Gaurav

Department of Aerospace Engineering, Mechanical Cluster, School of Advanced Engineering, UPES, Dehradun, Uttarakhand, ۲۴۸۰۰۷, India

N. Venkatesh

Department of Aerospace Engineering, Mechanical Cluster, School of Advanced Engineering, UPES, Dehradun, Uttarakhand, ۲۴۸۰۰۷, India

A. Karn

Department of Aerospace Engineering, Mechanical Cluster, School of Advanced Engineering, UPES, Dehradun, Uttarakhand, ۲۴۸۰۰۷, India

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ahn, B. K., Jeong, S. W., Kim, J. H., Shao, ...
  • Ahn, B. K., Lee, C. S., & Kim, H. T. ...
  • Cao, L., Karn, A., Arndt, R. E., Wang, Z., & ...
  • Chen, G., Sun, T., Yang, S., Miao, Z., & Tan, ...
  • Choi, J. H., Penmetsa, R. C., & Grandhi, R. V. ...
  • Erfanian, M. R., & Anbarsooz, M. (۲۰۱۸). Numerical investigation of ...
  • Gaurav, K., Mittal, G., & Karn, A. (۲۰۲۲). On the ...
  • Javadpour, S. M., Farahat, S., Ajam, H., Salari, M., & ...
  • Karn, A., & Rosiejka, B. (۲۰۱۷). Air entrainment characteristics of ...
  • Karn, A., Arndt, R. E. A., & Hong, J. (۲۰۱۵a). ...
  • Karn, A., Arndt, R. E. A., & Hong, J. (۲۰۱۶a). ...
  • Karn, A., Arndt, R. E. A., & Hong, J. (۲۰۱۶b). ...
  • Karn, A., Ellis, C., Hong, J., & Arndt, R. E. ...
  • Kosel, J., Šuštaršič, M., Petkovšek, M., Zupanc, M., Sežun, M., ...
  • Likhachev, D. S., Li, F., & Kulagin, V. A. (۲۰۱۴). ...
  • Moghimi, M., Nouri, N. M., & Molavi, E. (۲۰۱۷). Experimental ...
  • Mokhtarzadeh, H., Balas, G., & Arndt, R. (۲۰۱۲). Effect of ...
  • Myring, D. F. (۱۹۷۶). theoretical study of body drag in ...
  • Nesteruk, I. (۲۰۱۲). Supercavitation: Advances and Perspectives A collection dedicated ...
  • Newman, J. N. (۲۰۱۸). Marine Hydrodynamics. The MIT Press. https://library.oapen.org/handle/۲۰.۵۰۰.۱۲۶۵۷/۲۶۰۳ ...
  • Oba, R., Ikohagi, T., & Yasu, S. (۱۹۸۰). Supercavitating cavity ...
  • Park, S., & Rhee, S. H. (۲۰۱۲). Computational analysis of ...
  • Rajkumar, R., Gaurav, K., Karn, A., Kumar, V., & Shukla, ...
  • Sarc, A., Kosel, J., Stopar, D., Oder, M., & Dular, ...
  • Savchenko, Y. (۲۰۰۱). Supercavitation-problems and perspectives. https://resolver.caltech.edu/CAV۲۰۰۱:lecture.۰۰ ...
  • Schmid, A. (۲۰۰۹). A new aeration technology using “Supercavitation.” Recent ...
  • Schnerr, G. H., & Sauer, J. (۲۰۰۱). Physical and numerical ...
  • Semenenko, V. N. (۲۰۰۱). Artificial supercavitation. Physics and calculation. https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADP۰۱۲۰۸۰.pd ...
  • Shao, S., Balakrishna, A., Yoon, K., Li, J., Liu, Y., ...
  • Shao, S., Karn, A., Ahn, B.-K., Arndt, R. E. A., ...
  • Shi, H. H., Itoh, M., & Takami, T. (۲۰۰۰). Optical ...
  • Waid, R. L. (۱۹۵۷). Cavity shapes for circular disks at ...
  • Xu, C., & Khoo, B. C. (۲۰۲۰). Dynamics of the ...
  • Zhang, X., Wei, Y., Zhang, J., Cong, W., & Yu, ...
  • نمایش کامل مراجع