Details

Данная работа посвящена численному моделированию динамики подводного аппарата с машущим плавниковым движителем с использованием алгоритма деформации сетки. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучение кинематики машущего плавникового движителя. 2. Изучение математической модели сопряженного расчета уравнений динамики твердого тела и динамики вязкой несжимаемой жидкости. 3. Изучение принципа работы переданного алгоритма деформации расчетной сетки. 4. Проведение методического исследования. 5. Представление результатов расчета. 6. Добавление в алгоритм перестроения сетки функции, имитирующей подпружиненный поворотный шарнир. 7. Проведение параметрического исследования. 8. Анализ результатов параметрического исследования. Проведено численное моделирование динамики подводного аппарата с машущим плавниковым движителем с использованием переданного авторского алгоритма перестроения сетки. Расчеты проведены в сопряженной постановке с использованием единого шага по времени при интегрировании уравнений динамики погруженного твердого тела и динамики вязкой несжимаемой жидкости. Проведена серия методических расчетов, направленных на определение влияния характеристик используемой сетки на динамику аппарата. Выполнено моделирование с использованием различных вариантов сдвига фазы колебаний хвостового относительно колебаний гибкой пластины. В результате исследований показано слабое влияние размерности расчетной сетки на получаемое решение. Установлено, что наличие сдвига фазы колебаний хвостового плавника существенно, в основном положительно, влияет на динамику аппарата. Результаты работы были получены с использованием вычислительных ресурсов суперкомпьютерного центра СПбПУ (www.spbstu.ru).

This work is devoted to the numerical simulation of the dynamics of an underwater vehicle with a flapping fin propulsor using a mesh deformation algorithm. Tasks that were solved during the study: 1. Study of the kinematics of the flapping fin propulsor. 2. Study of the mathematical model for the coupled solution of the equations of rigid body dynamics and fluid dynamics. 3. Study of the operating principle of the provided computational mesh deformation algorithm. 4. Conducting a methodological study. 5. Presentation of the simulation results. 6. Addition of a function simulating a spring-loaded rotary joint to the mesh deformation algorithm. 7. Conducting a parametric study. 8. Analysis of the results of the parametric study. Numerical simulation of the dynamics of an underwater vehicle with a flapping fin propulsor was carried out using the provided custom mesh deformation algorithm. The calculations were performed in a coupled formulation using a unified time step when integrating the equations of vehicle motion and the dynamics of a fluid. A series of methodological simulations was conducted to determine the influence of mesh characteristics on the dynamics of the vehicle. Simulations were performed using different phase shift configurations of the tail fin oscillations. The results of the study showed a weak influence of mesh resolution on the obtained solution. It was established that the presence of a phase shift in the oscillations of the tail fin significantly, and mainly positively, affects the dynamics of the vehicle. The results of the work were obtained using computational resources of the supercomputing center of Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University (www.spbstu.ru).