Effect of Forward Hydroplanes Placement on Flow Dynamics Around a Submarine Model: An Experimental and Numerical Investigation

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 105

فایل این مقاله در 24 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-19-3_004

تاریخ نمایه سازی: 1 تیر 1405

چکیده مقاله:

This study investigates the effect of a forward hydroplane configuration on flow characteristics around a submarine, with a particular focus on vortex dynamics, wake development, and turbulence intensity at the propeller plane. While previous investigations have offered broad insights into hydroplane performance, this work delivers a targeted comparative analysis of two specific configurations—sail plane and midline plane—relative to a baseline case without hydroplanes, thereby addressing a notable gap in the literature. Utilizing a validated SUBOFF model, both experimental measurements and computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted at pitch angles of ۰° and ۱۵° to evaluate the hydrodynamic consequences of hydroplane placement. Principal findings indicate that the sail plane intensifies flow non-uniformity, increasing sail wake thickness by up to ۲.۵-fold and raising turbulence intensity at the propeller plane by ۱۳.۸%, compared to ۱۲.۲% for the midline plane. Quantitative analysis reveals a ۵% reduction in drag coefficient and a ۲۳% decline in peak vorticity for the midline plane configuration compared to the sail plane. At a ۱۵° pitch, the midline plane exhibits superior performance by attenuating the crossflow vortex (resulting in a ۳۳% reduction in vorticity) and delaying boundary layer separation; however, its advantages are less significant at zero pitch. This study provides practical guidance for submarine design, highlighting the trade-offs between hydroplane configurations and their operational implications, particularly under maneuvering conditions. The results highlight the midline plane’s ability to mitigate detrimental vortex interactions, providing a viable approach to enhanced hydrodynamic efficiency and reduced propeller-induced vibration and noise.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

M. Rahmani

Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

I. Jafari Gavzan

Faculty of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

M. Dehghan Manshadi

Faculty of Mechanical Engineering, Malek-Ashtar University of Technology, Shahinshahr, Isfahan, Iran

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 :
  • Ashok, M., & Smits, A. J. (۲۰۱۳). The turbulent wake ...
  • Beckwith, T. G. Marangoni, R. D., & Lienhard, J. H. ...
  • Beigi, S. M., Shateri, A., & Manshadi, M. D. (۲۰۲۱). ...
  • Fox, R. W., McDonald, A. T., & Pritchard, P. J. ...
  • Gregory, P. A., Joubert, P. N., & Chong, M. S. ...
  • Huang, T., Liu, H. L., Groves, N., Forlini, T., Blanton, ...
  • Jiang, P., Liao, S., Liu, L., & Xie, B. (۲۰۲۴). ...
  • Joubert, P. N. (۲۰۰۴). Some aspects of submarine design. Part ...
  • Karimkhani, M., Ghassemi, H., & He, G. (۲۰۲۵). Review on ...
  • Manshadi, M. D., Hejranfar, K., & Farajollahi, A. H. (۲۰۱۷). ...
  • Saeidinezhad, A., Dehghan, A., & Manshadi, M. D. (۲۰۱۵). Experimental ...
  • Treaster, A. L., & Yocum, A. M. (۱۹۷۸). The calibration and ...
  • Tun, T. H. (۲۰۲۱). The study of hydroplane for submarine ...
  • Zhang, J., Zhao, F., Hong, F. W., & Xu, J. ...
  • نمایش کامل مراجع