بهینه سازی هندسی بدنه فشار شناور زیر سطحی با در نظر گرفتن تاثیر متقابل یک طرفه سازه-سیال

در مقاله ی حاضر، نمایه مقطع طولی و عرضی یک زیردریایی، که در عمق مشخصی قرار دارد، بر مبنای فشار هیدرودینامیک که بر بدنه زیردریایی توسط جریان سیال وارد می شود، از دیدگاه سازه ای و با در نظر گرفتن مقاومت کمانشی بدنه تحت فشار خارجی بهینه سازی شده است. محاسبه فشار هیدرودینامیکی با استفاده از تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی و بهینه سازی هندسه بدنه با استفاده از نرم افزار ANSYS Workbench انجام شده است. بدنه فشار زیردریایی تقریبا بیشترین فشار را تحمل می کند و از این رو از جنس کامپوزیت پایه پلیمری در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه هندسه ی مورد مطالعه و نوع بارگذاری (بار هیدرودینامیکی) در این مقاله پیچیده است و همچنین روابط تحلیلی برای بررسی تنش در این پژوهش موجود نیست، کمانش با استفاده از محاسبات نرم افزاری، بدست آمده و با انجام تحلیل تنش زیردریایی با هندسه اولیه مورد نظر، نیروها و تنش های وارده به بدنه، محاسبه شده و از نظر هیدرودینامیکی و سازه ای نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. با فرض ۱۲ متغیر هندسی و کمینه کردن وزن و نیروی پسا به عنوان توابع هدف، توسط روش های بهینه سازی، نمایه طولی و عرضی بهینه و این روند تا رسیدن به مقادیر مطلوب تکرار می شود. نتایج بدست آمده در این مقاله حاکی از آن است که بکارگیری اشکال غیر دایروی همچون شبه بیضی در طراحی و ساخت زیردریایی می تواند جایگزین مقاطع دایروی شود.

Keywords:

بهینه سازی , زیردریایی , کامپوزیت , هیدرودینامیک , متغیر هندسی