Simulation of DARPA Suboff model propeller-hull interaction

O programa de pesquisa DARPA Suboff, iniciado em 1989, realizou várias investigações hidrodinâmicas relacionadas ao projeto de submarinos, sendo amplamente utilizado para melhorar as técnicas de simulação de CFD (Fluidodinâmica computacional). A definição da condição de autopropulsão representa um desafio considerável devido à complexidade de se determinar os parâmetros de projeto relacionados à interação entre casco e hélice, cujo estudo clássico é baseado na estimativa da eficiência do propulsor, uma vez que divergências entre a esteira nominal e a efetiva fazem as com que experimentos sejam necessários durante o projeto. Neste trabalho, um método numérico baseado em ferramentas CFD foi desenvolvido para realizar a análise de autopropulsão de um submarino considerando o efeito do acoplamento hélice-casco e a interferência, que ainda podem ser adaptados para o caso de embarcações de superfície. Três diferentes conjuntos de simulações foram realizados: método tradicional (interseção da simulação do casco e propulsores, separadamente), modelo de disco virtual e modelo completo, em que o casco e a hélice foram simulados em um único domínio de fluido. O modelo numérico foi desenvolvido considerando a simetria radial das pás da hélice, ou seja, estendendo a periodicidade da hélice até o casco do submarino, e simulando uma condição quasi-estática com o modelo RANS, a fim de viabilizar uma ferramenta de projeto com a redução do custo computacional. Os resultados foram comparados com dados experimentais, disponíveis na literatura, e apresentaram boa correlação. A economia de recursos ocorre quando o modelo de hélice pode ser substituído para simulações completas.