ضرایب هیدرودینامیکی یک ربات زیرآبی با شبیه سازی آزمایش های مانور در محیط دینامیک سیالات محاسباتی به دست آمده اند. شبیه سازی ها برای ربات زیرآبی با نسبت طول به قطرهای مختلف با استفاده از نرم افزار قدرتمند STAR-CCM+ انجام شده است. همچنین تاثیر اضافه نمودن هیدروپلن بر مانور پذیری ربات زیرآبی مورد بررسی قرار گرفته است. نیروها و ممان هیدرودینامیکی برای زوایای حمله مختلف محاسبه و با استفاده از برازش منحنی مناسب بر نتایج، ضرایب هیدرودینامیکی خطی و غیرخطی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت طول به قطر ضرایب هیدرودینامیکی افزایش پیدا می کند. مقایسه نتایج با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که محاسبات از دقت کافی برخوردار است.

در این نوشتار روش محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مقاطع دوبعدی بدنه کشتی در حرکت قائم و حرکت عرضی در آب های عمیق و سرعت پیش روی صفر مورد بررسی قرار گرفته است. در روش معرفی شده، ممکن است مقاطع کشتی شکل های هندسی متفاوتی داشته باشند. برای این منظور از حل جریان پتانسیل با بسط چندقطبی و نگاشت دوپارامتری لوییس برای شبیه سازی ریاضی مقاطع بدنه کشتی بهره گرفته شده است. با استفاده از روش معرفی شده در این پژوهش، برنامه ای رایانه ای تهیه شده که قادر است ضرایب جرم افزوده و میرایی مقاطع کشتی را محاسبه کند. همچنین در پی مقایسه نتایج حاصل از این برنامه رایانه ای برای مقاطع دایره، مثلث و مستطیل شکل، صحت آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. برنامه رایانه ای تهیه شده محدودیتی از لحاظ شکل هندسی مقاطع نداشته و طبیعتا می تواند در محاسبات هیدرودینامیکی کشتی ها با هر گونه شکل بدنه واقعی به کار گرفته شود.

تعیین موقعیت ربات های زیردریایی با استفاده از مدل سینتیکی آن ها از اهمیت بالایی در ناوبری این ربات ها برخوردار است. اهمیت استفاده از مدل های سینتیکی در ناوبری وسایل زیردریایی زمانی دوچندان است زیرا در زیر آب، امکان دسترسی به داده های سیستم موقعیت یاب جهانی و امواج رادیویی وجود ندارد و ناوبری کور با استفاده از داده های حسگرهایی نظیر واحد اندازه گیری اینرسی و سرعت سنج های داپلری انجام می گیرد. به منظور پیاده سازی الگوریتم ناوبری مبتنی بر مدل سینتیکی، به یک مدل دقیق برای وسایل زیردریایی نیاز است که ضرایب پسای خطی و فشاری، از جمله مهمترین ضرایب تاثیرگذار در دقت آن هستند. در این مقاله، ضرایب پسای خطی و فشاری برای یک نمونه ربات زیردریایی هدایت از راه دور با استفاده از فیلترهای کالمن غیرخطی توسعه یافته و بدون بو تخمین زده می شوند. برای این منظور، یک مدل شش درجه آزادی از ربات زیردریایی برای شبیه سازی حرکت آن، مورد استفاده قرار می گیرد. سپس ورودی و خروجی های مدل شبیه سازی شده، به الگوریتم های تخمین داده می شوند تا ضرایب هیدرودینامیک شوند. مقایسه نتایج شبیه سازی مانورهای ربات با استفاده از ضرایب شناسایی شده و ضرایب واقعی و مقایسه مسیرهای حرکتی به دست آمده، نشان می دهد که مسیر حاصل از ضرایب شناسایی شده توسط فیلترکالمن بدون بو، به مسیر واقعی حرکت وسیله نزدیک تر است.

در سال های اخیر استفاده از وسایل بدون سرنشین به دلیل کاهش خطرات انسانی در بخش دریا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بر این اساس تخمین ضرایب هیدرودینامیکی یک وسیله زیر سطحی هوشمند در مرحله طراحی بسیار مهم است. به عبارتی دیگر برای طراحی یک زیر سطحی هوشمند باید قابلیت کنترل و مانور آن توسط مدلهای ریاضی دقیق مورد بررسی قرار گیرد. مدل ریاضی شامل نیروها و ممانهای هیدرودینامیکی است که به صورت ضرایب هیدرودینامیکی بیان می شوند. بنابراین جهت شبیه سازی دقیق کارکرد زیر سطحی به دست آوردن مقدار دقیق این ضرایب ضروری است.با اینکه در سالهای اخیر روش های عددی پیشرفت های قابل توجهی داشته اند اما هنوز هم روش تست تجربی مدل قابل اعتمادتر بوده و معمولا وسایل دریایی ساخته نمی شوند مگر اینکه مدل آن تست شده باشد.زیر سطحی SUT-2 یک زیر سطحی هوشمند است که در مرکز پژوهشی مهندسی دریا دانشگاه صنعتی شریف ایران طراحی و ساخته شده است. تست مدل در حوضچه کشش آزمایشگاه مهندسی دریا انجام گردیده و نتایج آن در مدل سازی دینامیکی و طراحی زیر سطحی فوق مورد استفاده قرار گرفته است.در این مقاله روش تعیین ضرایب هیدرودینامیکی بدنه زیر سطحی هوشمند SUT-2 به روش تست مدل و ویژگی های آن ها تحلیل گردیده است. این ضرایب می توانند برای مدلسازی دینامیکی و طراحی کنترلر هوشمند مورد استفاده قرار گیرند. روش ارائه شده محدود به زیر سطحی SUT-2 نبوده و در بررسی و طراحی انواع وسایل و ربات های زیر دریایی قابل استفاده خواهد بود.

ضرایب هیدرودینامیکی در تعیین مانور متحرک های دریایی از اهمیت اولیه برخوردار است. استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی با توجه به هزینه کمتر این روش ها در مقایسه با روش های آزمایشگاهی در تعیین ضرایب هیدرودینامیکی، همواره مورد توجه بوده است. اعتبارسنجی این روش ها و افزایش دقت در کاربرد آن امروزه از مباحث اصلی در روش های دینامیک سیالات محاسباتی برای شناورهای زیرسطحی است. با استفاده از نرم افزار استار سی سی ام و بهره گیری از مش دینامیک اورست، ضرایب هیدرودینامیکی یک زیرسطحی متقارن بیضیگون، محاسبه و اثر پارامترهای سرعت و دامنه حرکت جسم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته و معیارهای کاهش خطا در خصوص ابعاد دامنه و مقدار سرعت در شبیه سازی ارائه شده است. همچنین یک روش ابداعی برای محاسبه همزمان ضرایب هیدرودینامیکی حرکت سرج ارائه شده است که با مقایسه نتایج با داده های تئوری و آزمایشگاهی دقت مناسبی را نشان می دهد.