ISSN: 2147-2955 / E-ISSN: 2148-9386
Hydrodynamic Investigation of a Submarine Moving Under Free Surface [JEMS Maritime Sci]
JEMS Maritime Sci. 2019; 7(3): 212-227 | DOI: 10.5505/jems.2019.42204

Hydrodynamic Investigation of a Submarine Moving Under Free Surface

Ali Doğrul
Yildiz Technical University, Istanbul, Turkey

Submerged bodies are commonly used in many fields such as scientific researches, military and commercial applications. Especially in military applications, submarines have a significant role as a silent and deterrent vehicle. Contrary to popular belief, submerged bodies also operate in shallow depth that free surface effects come into play. This causes the visual identification of submarines while protecting them from sonar detection. This study focuses on investigation of free surface effects on submarine hydrodynamics moving forward in different depths. The numerical calculations have been conducted at different Reynolds numbers ranging from 1.5x107 to 3.5x107 for both bare and appended forms of DARPA Suboff. A commercial CFD solver has been used solving URANS equations with k-ε turbulence model. The numerical approach has first been verified and validated with the available experimental data. Later, the numerical results have been discussed in terms of total resistance, resistance components and free surface deformations. It has been concluded that the submergence depth has a significant role on resistance components for depth Froude number larger than 0.7 and the appendages have little effect on free surface deformations in all depths.

Keywords: Appendage, CFD, DARPA, Free surface, Resistance

Serbest Yüzey Altında İlerleyen Bir Denizaltının Hidrodinamik Açıdan İncelenmesi

Ali Doğrul
Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye

Batmış cisimler araştırma, askeri ve ticari uygulamalar gibi pek çok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle askeri uygulamalarda denizaltılar sessiz ve caydırıcı bir araç olarak önemli bir role sahiptir. Sanılanın aksine, batmış cisimler serbest yüzey etkilerinin devreye girdiği sığ derinlikte de çalışmaktadır. Bu durum denizaltıları sonar tespitinden korurken görsel olarak tespit edilmelerine sebep olmaktadır. Bu çalışma farklı derinliklerde ilerleyen denizaltının hidrodinamiğine serbest yüzey etkilerinin incelenmesine odaklanmaktadır. Sayısal hesaplamalar 1.5x107 ile 3.5x107 arasındaki Reynolds sayılarında takıntısız ve takıntılı DARPA denizaltısı için yapılmıştır. Ticari bir yazılım yardımıyla URANS denklemleri k-ε türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. Sayısal yöntem ilk önce eldeki deneysel veri ile doğrulanıp onaylanmıştır. Daha sonra sayısal sonuçlar, toplam direnç, direnç bileşenleri ve serbest yüzey deformasyonları açısından değerlendirilmiştir. Sonuç olarak derinlik Froude sayısının 0.7’ den büyük olduğu durumlarda derinliğin dirence önemli bir etkisinin olduğu ve tüm derinliklerde takıntının serbest yüzey deformasyonuna etkisinin çok az olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Takıntı, HAD, DARPA, Serbest Yüzey, Direnç

Ali Doğrul. Hydrodynamic Investigation of a Submarine Moving Under Free Surface. JEMS Maritime Sci. 2019; 7(3): 212-227

Corresponding Author: Ali Doğrul, Türkiye
LookUs & Online Makale