Caracterización del flujo numérico alrededor de un submarino Tipo 209 utilizando OpenFOAM
Autores: Paredes, Ruben J.; Quintuña, Maria T.; Arias-Hidalgo, Mijail; Datla, Raju
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Caracterización del flujo numérico alrededor de un submarino Tipo 209 utilizando OpenFOAM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Seguridad
Operación submarina
Registros de velocidad
Sondas
Características de flujo
Efecto de superficie libre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La seguridad de la operación submarina depende de la precisión de sus medidores de velocidad, que a su vez depende de la ubicación de su sonda y de la exhaustividad de la calibración. Por lo tanto, las sondas se colocan en áreas donde el flujo de agua es suave, continuo, sin gradientes de velocidad altos, burbujas de aire o estructuras vórtices. En el presente trabajo, se describe numéricamente el flujo alrededor de dos submarinos diferentes en condiciones de aguas profundas y cerca de la superficie para identificar las zonas del casco donde se podrían instalar sondas. Primero, se verificó y validó la configuración numérica de un solucionador multifásico suministrado con OpenFOAM v7 utilizando el submarino DARPA SUBOFF-5470 a escala, incluyendo la configuración del casco y la vela en H/D=5.4 y Fr=0.466. Más tarde, se evaluó la sensibilidad de la malla de la resistencia para el submarino de escala completa Tipo 209/1300 en H/D=0.347 y Fr=0.194. El efecto de la superficie libre sobre la resistencia y las características del flujo se evaluó comparando diferentes condiciones operativas. Los resultados muestran que la proa y las regiones cercanas a la superficie libre deben evitarse debido a un alto gradiente de velocidad del flujo, fluctuaciones de presión y grandes estructuras vórtices turbulentas. Además, el efecto de la superficie libre es más fuerte cerca de la nariz de la proa. En conclusión, la sonda podría instalarse en la región de aceleración donde la velocidad del flujo local es un 15% mayor que la velocidad de navegación en condiciones de superficie. Se debe aplicar un factor de corrección del 4% a las lecturas de la sonda para compensar el efecto de la superficie libre.
Descripción
La seguridad de la operación submarina depende de la precisión de sus medidores de velocidad, que a su vez depende de la ubicación de su sonda y de la exhaustividad de la calibración. Por lo tanto, las sondas se colocan en áreas donde el flujo de agua es suave, continuo, sin gradientes de velocidad altos, burbujas de aire o estructuras vórtices. En el presente trabajo, se describe numéricamente el flujo alrededor de dos submarinos diferentes en condiciones de aguas profundas y cerca de la superficie para identificar las zonas del casco donde se podrían instalar sondas. Primero, se verificó y validó la configuración numérica de un solucionador multifásico suministrado con OpenFOAM v7 utilizando el submarino DARPA SUBOFF-5470 a escala, incluyendo la configuración del casco y la vela en H/D=5.4 y Fr=0.466. Más tarde, se evaluó la sensibilidad de la malla de la resistencia para el submarino de escala completa Tipo 209/1300 en H/D=0.347 y Fr=0.194. El efecto de la superficie libre sobre la resistencia y las características del flujo se evaluó comparando diferentes condiciones operativas. Los resultados muestran que la proa y las regiones cercanas a la superficie libre deben evitarse debido a un alto gradiente de velocidad del flujo, fluctuaciones de presión y grandes estructuras vórtices turbulentas. Además, el efecto de la superficie libre es más fuerte cerca de la nariz de la proa. En conclusión, la sonda podría instalarse en la región de aceleración donde la velocidad del flujo local es un 15% mayor que la velocidad de navegación en condiciones de superficie. Se debe aplicar un factor de corrección del 4% a las lecturas de la sonda para compensar el efecto de la superficie libre.