Caracterización numérica de la influencia de la superficie libre en el flujo alrededor del submarino Darpa suboff-5470 usando OpenFoam

Abstract

El sensor de velocidad es un equipo electromagnético instalado sobre el casco de un vehículo marino que permite estimar su ubicación a partir de la medición de su velocidad relativa con el agua. Para obtener una medición confiable, este sensor debe colocarse en el casco en sectores donde el flujo de agua no presente turbulencia, vórtices o formación de burbujas. En este proyecto se propone un proceso CFD para establecer el lugar de instalación sobre el casco del submarino DARPA SUBOFF-5470, mediante simulaciones numéricas utilizando OpenFOAM. Las simulaciones numéricas se desarrollan en tres pasos fundamentales: el preprocesamiento, procesamiento y pos-procesamiento. En este proyecto, primero se cuantificó la incertidumbre del modelo numérico considerando varias configuraciones mediante el procedimiento de Verificación y Validación siguiendo las recomendaciones de la ITTC. Con la malla validada se procedió a realizar las simulaciones numéricas del submarino navegando en varias condiciones de profundidad (H/D) y diferentes velocidades (números de Froude). Además, se determinó que las configuraciones usadas en las simulaciones numéricas tienen una incertidumbre menor al 10%, considerándolas aceptables para aplicaciones de ingeniería. Las predicciones de resistencia total obtenida para todas las condiciones consideradas presentaron valores similares a los experimentales, con diferencias entre 2% hasta el 15%. Finalmente, se identificó el área adecuada para la instalación de los sensores de velocidad, combinando la información obtenida de las distribuciones de presión dinámica, esfuerzo en la pared, razón Vflow/Vsub, las líneas de corriente, el criterio lambda-2 y Q