بررسي پايداري ديناميكي وسيله هوشمند زيرآبي به روش عددي

Numerical Investigation of Dynamic Stability of an AUV

براي بررسي پايداري ربات هاي زيرآبي لازم است معادلات ديفرانسيل حاكم بر حركت هاي صفحه اي افقي يا عمودي بررسي شوند. استفاده از معيار پايداري راس براي بررسي پايداري در صفحه افقي مستلزم داشتن چهار ضريب هيدروديناميكي، شامل مشتقات نيروي جانبي، ممان عمودي نسبت به سرعت جانبي و سرعت زاويه اي مي باشد. اين ضرايب معمولاً در آزمون هاي تجربي در حوضچه كشش و بازوي چرخان اندازه گيري مي شوند. در اين پژوهش، ضرايب هيدروديناميكي يك AUV از طريق شبيه سازي عددي آزمون كشش مدل شناور با زاويه انحراف و نيز بازوي چرخان به روش ديناميك سيالات عددي استخراج شده و از آنها جهت تعيين پايداري حركت وسيله در صفحه افقي و همچنين بررسي اثر سطوح كنترلي در ميزان پايداري آن استفاده شده است.

In order to determine the stability of underwater robots, their governing differential equations of motion in vertical and horizontal planes should be investigated. For horizontal plane stability, using Routh stability criterion, four hydrodynamic coefficients, including derivatives of the lateral force and vertical moment with respect to sway and angular velocity are required. These coefficients are usually measured in a towing tank with rotating arm experimental facilities. In present work, these coefficients were calculated for an AUV, using computational fluid dynamics. Towing of the model, with various drift angles, in a towing tank and also rotation of the model in a rotating arm are simulated numerically, to obtain the required coefficients. The coefficients were then used to investigate the stability of the robot in horizontal plane and to determine the effect of control surfaces on the robotʹs stability.