فهرست مطالب
نشریه مهندسی دریا
پیاپی 40 (پاییز 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/08/10
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-8
منابع آبی به دلیل اهمیتی که به لحاظ محیط زیستی و اقتصادی دارند، همواره موردتوجه محققان مختلفی به منظور بررسی آن ها بوده اند. یکی از مشکلات مهم در مطالعات مربوط به منابع آبی، مربوط به مناطق عمیق تر و بستر آن ها است که به آسانی قابل دسترسی نیست. در این تحقیق، از تصاویر ابرطیفی زیردریایی دوربین UHI مربوط به عمق 3000 متری اقیانوس آرام به منظور تهیه نقشه جنس بستر دریا استفاده گردید. بعد از اعمال پیش پردازش های لازم، عملیات بازنمونه برداری طیف ها به حالت درون آب انجام گرفت. طیف های مربوط به 5 کانی معدنی و یک شی مصنوعی به منظور طبقه بندی، وارد الگوریتم SAM شد. نتایج این تحقیق به صورت یک نقشه از جنس بستر اقیانوس ارایه گردید که بر اساس استاندارد زاویه طیفی و عدد 0.0525، 0.0374، 0.0383، 0.0409، 0.0408 و 0.0550 به دست آمده به ترتیب برای اکتینوا، پیریت، الیوین، آنتیگور، هومبل و ورق فلزی نشان دهنده قابلیت بالای داده های ابرطیفی در شناسایی جزییات مربوط به جنس بستر منابع آبی است.
کلیدواژگان: تصویربردار ابرطیفی، کتابخانه طیفی، بازنمونه برداری، منابع آبی، جنس بستر دریا -
صفحات 9-15
امروزه که ضرایب هیدرودینامیکی شناورهای تندرو به موضوعی مهم تبدیل شده است.روش های متفاوتی برای محاسبه این پارامترها وجود دارد. از جمله آن ها می توان به محاسبه به روش تیوری نواری، آزمایش نوسان اجباری در حوضچه کشش و شبیه سازی عددی اشاره کرد. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار STAR-CCM+ و روش دینامیک سیالات محاسباتی، به شبیه سازی عددی نوسان اجباری شناور اقدام شده است. سپس ضرایب هیدرودینامیکی جرم افزوده، میرایی و ضریب بازگرداننده محاسبه شده اند. در انتها نیز نتایج بدست آمده با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده و میزان خطای روش حاضر بررسی شد. همانطور که مشاهده می گردد درصد خطای نتایج حل عددی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی کمتر از ده درصد بوده که می توان از روش پیشنهاد شده برای بدست آوردن ضرایب هیدرودینامیکی شناور تندرو با دقت بالایی استفاده نمود.امروزه که ضرایب هیدرودینامیکی شناورهای تندرو به موضوعی مهم تبدیل شده است.روش های متفاوتی برای محاسبه این پارامترها وجود دارد. از جمله آن ها می توان به محاسبه به روش تیوری نواری، آزمایش نوسان اجباری در حوضچه کشش و شبیه سازی عددی اشاره کرد. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار STAR-CCM+ و روش دینامیک سیالات محاسباتی، به شبیه سازی عددی نوسان اجباری شناور اقدام شده است. سپس ضرایب هیدرودینامیکی جرم افزوده، میرایی و ضریب بازگرداننده محاسبه شده اند. در انتها نیز نتایج بدست آمده با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده و میزان خطای روش حاضر بررسی شد. همانطور که مشاهده می گردد درصد خطای نتایج حل عددی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی کمتر از ده درصد بوده که می توان از روش پیشنهاد شده برای بدست آوردن ضرایب هیدرودینامیکی شناور تندرو با دقت بالایی استفاده نمود.
کلیدواژگان: جرم افزوده، شناور تندرو، نوسان اجباری، ناویر استوکس رینولدز میانگین -
صفحات 16-29
هدف اصلی مقاله حاضر، شبیه سازی عددی برداشت انرژی آیروالاستیک از نوسانات ناشی از جریان عبوری از یک تیر مرکب عمودی انعطاف پذیر نصب شده بر کف قرار گرفته در امتداد یک استوانه صلب با سطح مقطع دایروی، به عنوان یک پیکربندی ساده از توربین های بدون پره، می باشد. مکانیزم اصلی برداشت انرژی در این سیستم برمبنای تکه مواد پیزوالکتریک چسبانده شده در ریشه تیر الاستیک می باشد. همچنین، شبیه سازی و تعیین پارامترهای اصلی آیروالاستیک سیستم از طریق یک حل گر عددی کوپله سازه- سیال گذرا دو سویه بر مبنای روش دینامیک سیالات و جامدات محاسباتی مد نظر می باشد . نتایج به دست آمده نشان می دهد که کاهش جرم استوانه از 20g به 5g، افزایش ضخامت ورق از 0.5mm به 0.8mm و افزایش مدول یانگ از 50GPa به 80GPa می تواند به ترتیب تا 90%، 70% و 90% باعث بهبود بیشینه برداشت انرژی در ناحیه قفل شدگی گردد.
کلیدواژگان: توربین بدون پره، شبیه سازی FSI چند فیزیک، ورق پیزوالکتریک، برداشت انرژی از FIV -
صفحات 30-42
ارتعاشات ناشی از گردابه ممکن است موجب بروز رفتار آشوبناک در سازه های فراساحلی شود. رفتار آشوبناک با ایجاد خستگی عمر این سازه ها را کاهش می دهد. در این پژوهش با فرض یک تکیه گاه غیرخطی، رفتار دینامیکی این سازه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از انواع مختلف فنرها میزان غیرخطی بودن تکیه گاه تغییر داده شده است. با حل هم زمان معادلات دوبعدی میانگین رینولدز ناویر-استوکس و معادله حرکت استوانه، سیگنال جابه جایی استوانه و نیروی برآیی به دست آمده است. سپس آزمون های تشخیص آشوب بر روی سیگنال ها اعمال گردیده است. نتایج نشان می دهد که رفتار سیستم از دو شاخه تشکیل می شود. دامنه شاخه دوم چند برابر دامنه شاخه اول است. در نقطه آغاز شاخه دوم رفتار استوانه و نیروی برآیی آشوبناک است. هرچه میزان غیرخطی بودن تکیه گاه افزایش یابد طول شاخه دوم کاهش پیدا می کند اما درجه رفتار آشوبناک استوانه و نیروی برآیی افزایش می یابد.
کلیدواژگان: آشوب، دینامیک غیرخطی، ارتعاش ناشی از گردابه -
صفحات 43-62
شفاف شدن اقیانوس ها و کشف آسان زیردریایی ها به کمک تجهیزات مدرن امروزی ممکن است برای همیشه فلسفه وجودی زیردریایی های اتمی و دوربرد را منتفی کند. تا به امروز، اقیانوس ها به منزله یک حیاط خلوت امن برای تاخت و تاز زیردریایی های اتمی بوده است. آنها با داشتن برد نامحدود و فاصله گرفتن چندصد مایلی از آبهای ساحلی و پرخطر کشورها و پناه گرفتن در عمق اقیانوس ها، اولا همواره در یک محیط امن و مخفی قرار گرفته اند که دسترسی و تهاجم به آنها را دشوار می کرد و دوما قابلیت ضربه (حمله اتمی) دوم به دشمن (پس از حمله اتمی اول دشمن) را تضمین می کردند که این خود عامل اصلی بازدارندگی اتمی بوده است. ولی امروزه شرایط به سرعت در حال تغییر است و با افزایش تنوع، دقت و گستردگی تجهیزات ردیابی زیردریایی ها، حتی دل اقیانوس ها نیز برای زیردریایی های اتمی ناامن یا اصطلاحا «شفاف» شده است. این مقاله با تحلیل جدیدترین دستاوردهای علمی و فنی در این حوزه و بررسی نظرات کارشناسان نظامی دنیا در منابع موجود، این موضوع را بررسی می کند. در نهایت این مقاله نتیجه گیری می کند که بلوغ شتابان فناوری های کلیدی ای مانند فناوری 6G در تبادل اطلاعات، هوش مصنوعی، سنسورهای بسیار دقیق، باتری های با چگالی انرژی بالا و استقرار همه این فناوری های نوین بر روی پلتفرم های بدون سرنشین، به احتمال زیاد باعث خواهند شد زیردریایی های اتمی در برابر بدون سرنشین ها، ظرف دو تا سه دهه آینده، بسیار آسیب پذیرتر شوند. به نظر می رسد تنها راه حل منطقی، بکارگیری گسترده تر بدون سرنشین ها در داخل زیردریایی ها (به عنوان یک زیردریایی مادر) برای مقابله با بدون سرنشین های مهاجم باشد. این مقاله به بررسی موضوعات فوق می پردازد. اهمیت این موضوع در هدفگذاری هوشمندانه برای سرمایه گذاری های دفاعی آینده در دنیا است.
کلیدواژگان: شفاف شدن اقیانوس، زیردریایی، تجهیزات ردیابی، SSBN، SSN، AUV -
صفحات 63-74
در این مطالعه مقاومت کل و تاثیر پارامترهای مختلف بر روی رفتار هیدرودینامیکی یک شناور بدون سرنشین دو بدنه ای به روش عددی (دینامیک سیالات محاسباتی) با استفاده از نرم افزار استار-سی سی ام+ و روش تجربی (تست حوضچه کشش) در حوضچه کشش کوثر مورد بررسی قرار گرفته است. تست شناور در دو تناژ و چهار سرعت مختلف انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش بیانگر تطابق مطلوب بین نتایج تحلیل تجربی و عددی می باشد و در نهایت مشخص شد که افزایش وزن شناور تا مقدار بیشینه ی خود در سرعت عملیاتی، تنها افزایش %17 مقاومت کل را به همراه خواهد داشت. همچنین در انجام آزمایش ها مشخص شد که علیرغم طراحی شناور برای سرعت های عملیاتی پایین، امکان دستیابی به سرعت های سرشی و یا بالاتر نیز وجود دارد، اما بدلیل عدم تولید نیروی برآی هیدرودینامیکی مناسب در سرعت های بالا، مقاومت هیدرودینامیکی به شدت افزایش خواهد یافت. افزایش وزن مدل به میزان 4 کیلوگرم باعث افزایش زاویه پیچ تا %9، بیشینه فشار وارد بر بدنه تا %12 و دامنه ی موج نزدیک بدنه تا %9 خواهد شد.
کلیدواژگان: شناور چند بدنه ای بدون سرنشین، حوضچه کشش، دینامیک سیالات محاسباتی، مقاومت هیدرودینامیکی، استار-سی سی ام+
-
Pages 1-8
Due to their environmental and economic importance, water resources have always been considered by various researchers to study. One of the major problems in water resources studies is the deeper areas, which are not easily accessible. Underwater hyperspectral imaging(UHI) technologies have received a great deal of attention from various organizations and universities due to their ability to take images from deepwater resources. In this study, UHI hyperspectral images related to the depth of 3000 meters of the Pacific Ocean were used to prepare the seabed map. After applying the necessary pre-processing, the spectral resampling operation was performed. The spectra of 5 minerals and one artificial object were entered into the SAM algorithm for classification. The results of this study were presented as a map of the ocean floor, which shows the high ability of hyperspectral data to identify details related to the bed of water resources.
Keywords: Seabed, Hyper spectral imager, Spectral library, Resampling, Water resources -
Pages 9-15
Today, the issue of calculating the hydrodynamic coefficients of high-speed vessels is getting more attention. There are different methods for this purpose. Among these methods, one can mention strip theory, forced oscillation tests in the towing tank, and numerical simulation. In this research, STAR-CCM+ software utilized the computational fluid dynamics method to simulate the forced oscillation of the vessel. Subsequently, the added mass, damping, and restoring coefficients are computed. Finally, the obtained results have been compared with experimental values, and the accuracy of the current method has been examined.
Keywords: Added mass, high speed boat, Forced oscillation, Reynolds Averaged Navier Stokes -
Pages 16-29
In this paper, a novel high-performance FIV-based aeroelastic bladeless turbine energy harvester that functions based on the piezoelectric mechanism is proposed and numerically implemented. The harvester consists of a circular cylinder fitted at the end of a flexible wall-mounted cantilever plate equipped with a piezoelectric (PZT) patch at its root. The three-dimensional flow field distribution of the piezoelectric-based energy harvesting system is simulated through a partitioned two-way iteratively implicit fully coupled nonlinear transient fluid structure interaction (FSI) scheme implemented in a multiphysics CFD-FEM simulation framework. The obtained results show that by decreasing the mass of the cylinder from 5g to 20g, and increasing the thickness of the base from 0.5mm to 0.8mm and Young's modulus from 50Gpa to 80Gpa, the maximum energy harvesting in the locking zone can improve up to %90, %70, and %90 respectively.
Keywords: Bladeless turbine, FSI multiphysics simulation piezoelectric patch, FIV energy harvesting -
Pages 30-42
Vortex-induced vibrations may cause chaotic behavior in offshore structures. Chaos reduces the life of these structures by causing fatigue. In this research, assuming a nonlinear support, the dynamic behavior of these structures has been investigated. The support nonlinearity was changed by using different types of springs. The displacement and lift force signals were obtained by simultaneously solving the two-dimensional Reynolds averaged Navier-Stokes equations and the cylinder motion equation. Then, chaos detection tests were applied to the signals. The results show that the behavior of the system consists of two branches. The second branch's amplitude is multiple times the amplitude of the first branch. At the starting point of the second branch, the cylinder behavior and the lift force are chaotic. As the support nonlinearity increases, the length of the second branch decreases, but the degree of chaotic behavior of the cylinder and the lift force increases.
Keywords: Chaos, Nonlinear Dynamics, Vortex-Induced Vibration -
Pages 43-62
The transparency of the oceans and the easy detection of submarines with the help of today's modern equipment may eliminate the existence philosophy of nuclear and long-range submarines forever. Until today, the oceans have been a safe haven for nuclear submarines. Having an unlimited range and being several hundred miles away from the coastal and dangerous waters of the countries and sheltering in the depths of the oceans, firstly, they have always been in a safe and hidden environment, which made it difficult to access and attack them, and secondly, they guaranteed the possibility of a second strike (nuclear attack) on the enemy (after the enemy's first nuclear attack), which was the main factor of nuclear deterrence. But nowadays the conditions are changing rapidly and with the increase in variety, accuracy and extent of submarine tracking equipment, even the heart of the oceans has become unsafe or so called "transparent" for nuclear submarines.
Keywords: Ocean Transparency, Submatrine, SSBN, SSN, AUV -
Pages 63-74
In this study, the total resistance and effects of different parameters on the hydrodynamic behavior of a twin-hull unmanned surface vessel have been investigated using the numerical method (CFD) using STAR-CCM+ and the experimental method (towing tank test) in Kowsar towing tank (KTT). Hull has been tested in two tonnages and at four different speeds. The comparison of the results of both methods shows an eligible match between the results of experimental and numerical analysis. Finally, it was found that vessel weight increasing to its maximum value at the operating speed will only increase the total resistance by 17%. Also, during the experiments, it was found that despite the vessel's design for low operating speeds, it is possible to achieve planning speeds or higher. Still, due to a lack of hydrodynamic lift generation at high speeds, hydrodynamic resistance will increase significantly. An increase of 4 kg in hull mass will increase the pitch angle up to 9%, the maximum pressure on the body up to 12%, and the wave height near the body up to 9%.
Keywords: Unmanned multi-hull surface vessel (USV), Towing tank, Computational fluid dynamics, Hydrodynamic Resistance, STAR-CCM+
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.