Investigation of the hydrodynamic impact between scientific boat hull and measuring equipment on a basis of numerical modeling of velocity fields

Abstract

Изучение гидрологии водоемов остается актуальной проблемой для решения большого круга практических задач. Одним из способов исследования полей скорости на водных объектах является применение ADCP – акустических доплеровских профилографов течений (Acoustic Doppler Current Profiler) различных модификаций и производителей. В настоящей работе представлены результаты исследования взаимного влияния корпуса маломерного научно-исследовательского тримарана и профилографа ADCP с помощью методов вычислительной гидродинамики. Исследовано влияние различных вариантов крепления ADCP на гидродинамику судна, а также получены вызванные скорости при движении тримарана, в том числе с различными вариантами размещения профилографа по длине и глубине судна. Выявлены области неблагоприятной интерференции потоков вокруг корпуса судна и измерительного оборудования. Предварительные оценки показывают, что величина корректировки измеряемых ADCP скоростей, может составлять 5-10% в зависимости от места его расположения. Полученные значения сопротивления и поля вызванных скоростей позволяют выбрать место расположения профилографа по длине судна, обеспечивающее минимизацию сопротивления и вызванных скоростей, влияющих на точность работы прибора. Результаты исследования могут быть использованы в практических целях для определения места и способа крепления ADCP на исследовательских судах. Investigation of hydrology of reservoirs remains an important issue in solution of a wide range of practical problems. One of practical way to learn velocity fields around bodies could be to use different types of ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). The article presents the results of a research of the hydrodynamic interaction between the hull of a scientific boat and ADCP unit on a basis of numerical simulation of velocity fields. The influence of various ADCP mounting options on the hydrodynamics of the scientific boat was studied. The induced velocities during the movement of the trimaran were obtained, including influence of different locations of the profiler along its length and depth. Regions of unfavorable interference of flows around the hull and measuring equipment have been obtained. Preliminary predictions show that the amount of correction to the measured ADCP velocity could be about 5-10 % depending on its location along the hull. The obtained values of resistance and the field of induced velocities make it possible to select the location of the ADCP unit, ensuring minimization of resistance and induced velocities that affect the accuracy of the device. The results of the research could be used to practically determine the location and method of attaching ADCP on research vessels.