Блог

Проектирование телеуправляемых подводных аппаратов быстрее и лучше с помощью Ansys CFD

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Проектирование телеуправляемых подводных аппаратов быстрее и лучше с помощью Ansys CFD

Телеуправляемые необитаемые подводные аппараты (ТНПА либо ROV – remotely-operated vehicle) часто используются в операциях для составления карт морского дна, выявления поломок трубопроводов и прокладки трасс, доставки полезной нагрузки, технического обслуживания нефтегазового оборудования (такого как превенторы на скважинах и фонтанные елки).

ANSYS Подводная среда создает различные проблемы для разработчиков роботизированных аппаратов.

Подводная среда создает различные проблемы для разработчиков роботизированных аппаратов. Кроме вопросов прочности конструкции под высоким давлением, достаточно сложной задачей является оценка динамики движения аппарата при наличии всех 6 степеней свободы.

Большинство телеуправляемых аппаратов не являются столь симметричными, как, скажем, торпеды. Любой обтекающий аппарат поток создает несбалансированные гидродинамические силы, которые вызывают движение по каналам тангажа, крена и рыскания. Эти движения мешают стабилизации положения аппарата, который, как правило, должен быть максимально неподвижным для выполнения подводных работ, нередко требующих высокой точности позиционирования.

В первую очередь при проектировании ТНПА нужно определить его гидродинамические характеристики внешнего обтекания.

Гидродинамические характеристики входят в уравнения движения в виде трёх важных параметров: присоединенная масса, линейные и квадратичные коэффициенты затухания. Коэффициент присоединенной массы может быть получен экспериментально (например, с помощью динамических испытаний на свободном подвесе). Линейные и квадратичные коэффициенты затухания могут быть получены из зависимостей силы сопротивления от скорости, которые обычно получают для поступательных движений в трёх направлениях: продольный и боковой сносы, движение вверх-вниз. Определение коэффициентов затухання по зависимостям силы сопротивления от скорости, полученным в CFD расчёте (computational fluid dynamics – численный расчёт гидродинамики), гораздо более эффективно в сравнении с громоздким натурным экспериментом, занимающим много времени. Коэффициенты затухания восстанавливаются из полученных зависимостей с помощью аппроксимации полиномом второй степени.

Расчётная среда ANSYS Workbench построена с упором на параметризацию и оптимизационные расчёты. Для получения зависимости силы сопротивления от скорости для ТНПА достаточно задать скорость потока в качестве входного параметра и силу сопротивления – в качестве выходного. ANSYS Workbench автоматически произведет CFD расчёты для заданного диапазона параметров и построит требуемую зависимость. Такая степень автоматизации существенно повышает производительность труда инженеров. ANSYS CFD также может быть использован для анализа 3D-картины обтекания ТНПА с целью оптимизации формы и увеличения максимальной скорости при сниженной тяге.

Подводя итоги, стоит отметить, что ANSYS CFD помогает ускорить и удешевить процесс проектирования подводных дистанционно управляемых аппаратов, которые будут обладать лучшими характеристики и требовать меньших операционных расходов. Больше информации по этой теме вы можете найти на страничке, посвященной нефтегазовой отрасли.

 

ANSYS Распределение давлений на поверхности АДУ и по плоскости симметрии, параллельной направлению потока

 
 

ANSYS Распределение давлений на поверхности АДУ и вектора скорости на плоскости симметрии

 
 

ANSYS Распределение давлений на поверхности АДУ и линии тока

 

Автор: Yeong-Yan Perng
Источник: http://www.ansys-blog.com/design-subsea-rov-faster-cfd/

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп