Investigación Numérica de Coeficientes Hidrodinámicos y Características del Vórtice de un Vehículo de Minería en Aguas Profundas
Autores: Huang, Xin; Liu, Chenglong; Zhu, Xiang; Wang, Gang; Dai, Yu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación Numérica de Coeficientes Hidrodinámicos y Características del Vórtice de un Vehículo de Minería en Aguas Profundas
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Resistencia hidrodinámica
Vehículos de minería en aguas profundas
Dinámica de fluidos computacional
Fuerzas de arrastre
Masa añadida
Metodología CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La resistencia hidrodinámica experimentada por los vehículos de minería en aguas profundas (DSMV) durante las operaciones submarinas y los procesos de despliegue/retrieval tiene un impacto significativo en la maniobrabilidad y la seguridad operativa. Por lo tanto, la determinación precisa de los coeficientes hidrodinámicos del vehículo es esencial para el control del movimiento y el diseño del sistema. En este estudio, se utilizan métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para calcular las fuerzas de arrastre transversales y verticales que actúan sobre el DSMV, así como la masa añadida correspondiente en ambas direcciones. Se emplearon las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias para analizar el comportamiento dinámico del vehículo y el desarrollo de sus estructuras de flujo de estela. Se analiza el comportamiento bajo condiciones de movimiento uniforme y acelerado. Se aplica la técnica de promediado en el tiempo para extraer las fuerzas de arrastre y los coeficientes de arrastre en estado estacionario, mientras que la masa añadida y los coeficientes de masa añadida se estiman aislando las fuerzas viscosas e inerciales durante la aceleración. Para verificar la precisión de la metodología CFD, se realizan simulaciones de cuerpos de forma regular y se comparan los resultados con soluciones teóricas. Los resultados muestran un alto grado de concordancia, confirmando la fiabilidad del enfoque numérico utilizado en este estudio.
Descripción
La resistencia hidrodinámica experimentada por los vehículos de minería en aguas profundas (DSMV) durante las operaciones submarinas y los procesos de despliegue/retrieval tiene un impacto significativo en la maniobrabilidad y la seguridad operativa. Por lo tanto, la determinación precisa de los coeficientes hidrodinámicos del vehículo es esencial para el control del movimiento y el diseño del sistema. En este estudio, se utilizan métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para calcular las fuerzas de arrastre transversales y verticales que actúan sobre el DSMV, así como la masa añadida correspondiente en ambas direcciones. Se emplearon las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias para analizar el comportamiento dinámico del vehículo y el desarrollo de sus estructuras de flujo de estela. Se analiza el comportamiento bajo condiciones de movimiento uniforme y acelerado. Se aplica la técnica de promediado en el tiempo para extraer las fuerzas de arrastre y los coeficientes de arrastre en estado estacionario, mientras que la masa añadida y los coeficientes de masa añadida se estiman aislando las fuerzas viscosas e inerciales durante la aceleración. Para verificar la precisión de la metodología CFD, se realizan simulaciones de cuerpos de forma regular y se comparan los resultados con soluciones teóricas. Los resultados muestran un alto grado de concordancia, confirmando la fiabilidad del enfoque numérico utilizado en este estudio.