dc.contributor.advisor | Ekici, Özgür | |
dc.contributor.author | Gargı, Osman | |
dc.date.accessioned | 2023-06-06T05:50:16Z | |
dc.date.issued | 2023-02 | |
dc.date.submitted | 2023-01-18 | |
dc.identifier.citation | GARGI Osman, Hydroynamic Optimization of the Submarine with a Fully Parametric CAD Model, Hacettepe University Institute of Graduate School of Science and Engineering | tr_TR |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11655/33358 | |
dc.description.abstract | This study was conducted to compare the performance of four different optimization
studies that can be done to reduce the drag force that a submarine is exposed to in fully
submerged conditions. The submarine used in the study is DARPA SUBOFF AFF-1,
which aims to improve this design's hydrodynamic performance with drag reduction in
fully submerged condition
First of all, to obtain close results with the hydrodynamic experiment of this submarine
design in the literature, a mesh independence study was carried out, and the most suitable
mesh structure was found. Afterwards, the most used design variables and constraints
were investigated by examining the submarine optimization studies in the literature,
divided into four different optimization studies. After that, the design was fully
parametrically modelled in the CAESES environment. During this modelling, changes
were made in the parametric model according to each optimization study's design limits
and design constraints. In all optimization studies, the buoyancy centres of the new
designs derived using the Lackenby method were ensured to remain the same as the
DARPA SUBOFF AFF-1. In this way, only the derived designs' hydrodynamic
characteristics were changed, keeping the manoeuvrability constant. Optimization studies were carried out in two steps. Design of Experiment Methodology was used in the first
step, and Tangent Search Algorithm was used in the second step. In these steps, a total of
1044, 532, 347 and 532 different designs were derived by CAESES, respectively. For
these designs, solutions were obtained with the CFD simulation model verified by
experiment in ANSYS Fluent environment and the results were evaluated over the drag
force.
After the study, approximately 13%, 8%, 9% and 10% lower drag forces were obtained,
respectively, compared to DARPA SUBOFF AFF-1 in the optimum designs obtained in
each optimization study.
In addition, the optimization study that will reduce the drag force the most according to
the design limits that should be considered when optimizing any submarine design and
the relationship of the optimum design obtained as a result of this study with the initial
design was learned.
On the other hand, if there is no design limit before the optimization, an optimization
study that will reduce the drag force at the maximum level without changing the
manoeuvrability of the existing design has also been learned. | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Computational Fluid Dynamics | tr_TR |
dc.subject | Hydrodynamic Optimization | tr_TR |
dc.subject | Design of Experiment Method | tr_TR |
dc.subject | Tangent Search Algorithm | tr_TR |
dc.subject | DARPA | tr_TR |
dc.subject.lcsh | Makina mühendisliği | tr_TR |
dc.title | Hydrodynamic Optimization of the Submarine with a Fully Parametric CAD Model | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu çalışma; bir denizaltının tam batma durumunda maruz kaldığı sürükleme kuvvetini
azaltmak için yapılan dört farklı optimizasyon çalışmasının verimliliklerini kıyaslamak
amacıyla yapılmıştır. Çalışmada kullanılan denizaltı DARPA SUBOFF AFF-1 olup, bu
tasarımın tam batma durumundaki hidrodinamik performansını artırmak hedeflenmiştir.
İlk olarak bu denizaltı tasarımının literatürde yer alan hidrodinamik deneyi ile yakın
sonuçlar alınması hedefiyle ağdan bağımsızlık çalışması gerçekleştirilmiş ve en uygun
çözüm ağı bulunmuştur. Devamında literatürde yer alan denizaltı optimizasyon
çalışmaları incelenerek en çok kullanılan tasarım değişkenleri ve tasarım kısıtları
araştırılmış ve bunlar dört farklı optimizasyon çalışmasına bölünmüştür. Sonrasında,
tasarım CAESES ortamında tam parametrik modellenmiş olup bu modelleme esnasında,
her bir optimizasyon çalışmasının tasarım limitleri ve tasarım kısıtlarına göre parametrik
modelde değişiklikler yapılmıştır. Tüm optimizasyon çalışmalarında Lackenby yöntemi
kullanılarak türetilen yeni tasarımların sephiye merkezlerinin DARPA SUBOFF AFF-1
ile aynı kalması sağlanmıştır. Bu sayede türetilen tüm tasarımların manevra kabiliyetleri
sabit tutularak sadece hidrodinamik karakteristikleri değiştirilmiştir. Optimizasyon
çalışmaları iki adımda gerçekleştirilmiştir. İlk adımda Deney Tasarımı, ikinci adımda ise Tanjant Arama Algoritması kullanılmıştır. Bu adımlarda, CAESES tarafından sırasıyla
toplam 1044, 532, 347 ve 532 farklı tasarım türetilmiştir. Bu tasarımlar için, ANSYS
Fluent ortamında, deney ile doğrulanan CFD simülasyon modeli ile çözüm alınıp sonuçlar
direnç kuvveti üzerinden değerlendirilmiştir.
Çalışma sonrasında, her bir optimizasyon çalışmasında elde edilen optimum tasarımlarda
DARPA SUBOFF AFF-1’e kıyasla sırasıyla yaklaşık %13, %8, %9 ve %10 daha düşük
direnç kuvvetleri elde edilmiştir.
Buna ek olarak, herhangi bir denizaltı tasarımının maruz kaldığı sürükleme kuvveti
azaltılmak istendiğinde göz önüne alınması gereken tasarım limitlerine göre sürükleme
kuvvetini en fazla azaltan optimizasyon çalışması ve bu çalışma sonrası elde edilen
optimum tasarımın ilk tasarımla olan ilişkisi öğrenilmiştir.
Diğer taraftan, optimizasyon öncesi herhangi bir tasarım limiti bulunmaması halinde,
mevcut tasarımın manevra kabiliyetini değiştirmeden sürükleme kuvvetini azaltmanın en
verimli yöntemi de öğrenilmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Makine Mühendisliği | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2023-06-06T05:50:16Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |