Modellering av gränsskiktstillväxt på långa cylindrar

Författare:

  • Alfred Sederlin
  • Emma Alenius
  • Marcus Winroth

Publiceringsdatum: 2024-02-01

Rapportnummer: FOI-R--5515--SE

Sidor: 39

Skriven på: Svenska

Forskningsområde:

  • Undervattensforskning

Nyckelord:

  • turbulent gränsskikt
  • strömningsdynamik
  • hydromekanik
  • CFD
  • TAS
  • sonar
  • släpsonar

Sammanfattning

Strömningsinducerat egenbuller är en signifikant bruskälla hos släpsonarer. För att bestämma nivån och karaktäristiken hos egenbullret behövs en god beskrivning av de turbulenta tryckfluktuationerna på sonarens yta. Ett effekivt sätt att beskriva dessa tryckfluktuationer är genom modeller från litteraturen, vilka har gränsskiktsvariabler som ingående parametrar. I syfte att med en effektiv metod prediktera dessa gränsskiktsvariabler studeras gränsskiktstillväxten längs långa cylindrar i ett axialflöde. Skalningseffekter av gränsskiktets utveckling med friströmshastighet, cylinderradie, Reynoldstal och nedströms position undersöks. Resultat från strömningsmekaniska simuleringar jämförs sedan med data från litteraturen, vilka visar att den föreslagna simuleringsmetodiken är inom önskvärd noggrannhet. Modifierade semiempiriska modeller för gränsskiktstjocklek, deplacementtjocklek och friktionskoefficient tas fram med data från simuleringarna. Framtagna modeller för gränsskiktsvariabler kan användas för att skatta de ingående parametrarna i modeller för de turbulenta tryckfluktuationer på cylinderns yta.