Otimização geométrica da popa de um submarino considerando sua eficiência hidro-volume e interação com propulsor e duto.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Santos, Thadeu Lopes Correia dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Casco de embarcações; Duct; Embarcações (Projeto); Hydro-volume efficiency; Metaheuristic; Propeller; Semnan coeficiente; Stern; Submarinos (Otimização); SUBOFF
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-18042024-102155/

O trabalho foi o desenvolvimento de uma ferramenta que tem por objetivo apresentar a geometria de popa de um submarino com a melhor eficiência hidro-volume para um propulsor já projetado, utilizando duto ou não, dentro do conceito intitulado de popa cheia pela literatura. A ferramenta possibilita ao usuário inserir requisitos e restrições geométricas no processo de seleção. Foi escolhido o modelo SUBOFF da DARPA como modelo de referência e o seu Coeficiente de Semnan como parâmetro. Foi criado um código no software MATLAB para a geração das linhas de popa, onde são inseridos os requisitos e as restrições geométricas como forma de seleção das linhas. A partir das linhas selecionadas são criadas as geometrias que serão avaliadas no software Ansys para obtenção da eficiência hidro-volume e verificação do comportamento da camada limite. O trabalho foi dividido em três fases: casco limpo, casco com propulsor e casco com propulsor e duto. As geometrias e as simulações no software Ansys são realizadas em um processo automatizado. A cada rodada de simulação, a melhor geometria encontrada é inserida em um processo de busca de uma nova linha de popa baseado em uma meta-heurística que guia e modifica as operações para produzir novas geometrias de melhor eficiência. Na 1ª fase é gerada uma popa sem interferência de propulsor ou apêndices no escoamento. Na 2ª fase é utilizado o propulsor MOD5a, cujos resultados também são utilizados para validação da ferramenta. Na 3ª fase é utilizado o MOD10 sem o estator a fim de verificar a influência de um propulsor com duto na eficiência hidro-volume e comparar com os resultados das fases anteriores. Os resultados obtidos das geometrias selecionadas, quando comparados ao modelo de referência, apontaram que a ferramenta se mostrou eficaz em conjunto com a estratégia de busca adotada e que a utilização de propulsor em duto aumenta a eficiência hidro-volume de um submarino.