بررسي عددي پارامترهاي موثر بر دقت تخمين نيروي درگ به روش كاهش مومنتوم

Numerical Investigation of Effective Parameters on Drag Force Estimation Using Momentum Defect Method

تخمين نيروي درگ وارد بر اجسام مختلف همواره موردتوجه محققان بوده است. اصولاً اين نيرو از دو روش كلي انتگرال­ گيري روي سطح جسم و روش كاهش مومنتوم در ناحيه دنباله جريان محاسبه مي ­شود. در تحقيق حاضر، محاسبة نيروي درگ در جريان دائم و تراكم­ناپذير حول بدنه يك زيردريايي نمونه، به روش دوم مورد بررسي قرار گرفته و نتايج با داده ­هاي آزمايشگاهي موجود اعتبار­سنجي شده ­است. شبيه ­سازي در نسبت­ منظري ­هاي مختلف در زاويۀ ­حمله صفر انجام شده و توانايي اين روش در جريان­­ هاي تحت زاويةحمله نيز بررسي شده است. پارامترهاي تأثيرگذار بر نتايج اين روش، فاصلة نقاط اندازه­گيري از يكديگر، فاصلة مقطع داده ­برداري از بدنه و اندازة ناحيۀ داده ­برداري، كه در اين مقاله پيشنهادهاي كاربردي در خصوص انتخاب مقدار مناسب براي هر كدام، ارائه شده است. همچنين سهم مؤلفه‌هاي مختلف فشار، مومنتوم و اغتشاشي در ناحيه دنباله در مقاطع مختلف محاسبه شده است. اين نتايج مي­تواند در تونل بادهايي با طول مقطع­ كاري كوچك به كار گرفته شود. همچنين نتايج اين روش را مي ­توان با نتايج روش متداول انتگرال­گيري سطحي مقايسه كرد. در صورت استفاده از نتايج اين تحقيق، حداكثر خطا در زاوية حملة صفر و مخالف صفر به ترتيب كمتر از 4% و 16% خواهد بود.

Researchers have recently paid a lot of attention to drag force estimation over different bodies. This force is usually calculated using surface integral over the body and momentum defect method in the wake region. In this research, the steady-state, incompressible drag force calculation around a submarine model is numerically investigated using the latter technique (momentum defect method). Simulations were carried out at different aspect ratios at zero angle of attack and the capabilities of this method at inclined flows were also investigated. The most important parameters which affect the results are the vertex space, the distance of data collection section, and the data collection section size. In this article, practical suggestions are made for each parameter. The contribution of the pressure, momentum, and turbulence term were also evaluated at different cross sections. These findings can be implemented in wind tunnels with small test section length. They can also be used to compare the results with the common CFD surface integral method. By using the results of this research, the maximum error implementing this technique at zero and non-zero angle of attack will be about 4% and 16% respectively.