Numerical and experimental studies of nonlinear wave loads of ships

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Kukkanen, Timo
dc.date.accessioned 2012-10-02T11:03:39Z
dc.date.available 2012-10-02T11:03:39Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-951-38-7933-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-951-38-7932-7 (printed)
dc.identifier.issn 2242-1203 (electronic)
dc.identifier.issn 2242-119X (printed)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/5283
dc.description.abstract Extreme wave loads have to be defined in the ultimate strength assessment of ship structures. Nonlinearities in extreme wave loads can be significant in high waves. Numerical and experimental studies of nonlinear wave loads are presented in this work. A nonlinear time domain method has been developed and the fundamentals of the method are given. The method is based on the source formulation expressed by means of the transient three-dimensional Green function. The exact body boundary condition is satisfied on the instantaneous floating position of the body. The free surface boundary condition is linear. The time derivative of the velocity potential in Bernoulli's equation is solved with a similar source formulation to that of the perturbation velocity potential. The verification of the method is presented for a hemisphere and cones. Wigley hull forms are used to validate the calculation method in regular head waves and calm water. Model tests of a roll-on roll-off passenger ship with a flat bottom stern have been carried out. Model test results of ship motions, vertical shear forces and bending moments in regular and irregular head waves and calm water are given. The nonlinearities in ship motions and hull girder loads are investigated using the calculation method and the model test results. The nonlinearities in the hull girder loads have been found to be significant. The calculation method is used to predict rigid hull girder loads for the model test ship. It is shown that the time domain calculation method can be applied to ship-wave interaction problems to predict the nonlinear wave loads. en
dc.description.abstract Aaltokuormat on määritettävä arvioitaessa laivojen äärilujuutta. Epälineaarisuudet aaltokuormissa voivat olla merkittäviä kovassa merenkäynnissä. Työssä on tutkittu numeerisesti ja kokeellisesti epälineaarisia aaltokuormia. Työssä on kehitetty aikatason laskentamenetelmä vasteiden määrittämiseksi aallokossa. Menetelmä perustuu nopeuspotentiaalien ratkaisuun lähdejakautumien avulla rungon pinnalla. Lähdejakautumat on esitetty kolmiulotteisen ajasta riippuvan Greenin funktion avulla. Rungon pinnalla toteutetaan tarkka runkopinnanreunaehto. Vapaanpinnanreunaehto on linearisoitu. Paineen Bernoullin yhtälössä esiintyvä nopeuspotentiaalin aikaderivaatta ratkaistaan samalla lähdejakautumien ratkaisumenetelmällä kuin häiriönopeuspotentiaalin ratkaisu. Laskentamenetelmä on verifioitu puolipallon ja kartion avulla. Wigley-runkomuotoja on käytetty laskentamenetelmän validoinnissa tyynessä vedessä sekä säännöllisessä vasta-aallokossa eri nopeuksilla. Työssä esitetään mallikoetulokset tasapohjaperän omaavalle ro-pax-alukselle. Mallikokeissa mitattiin aluksen liikkeet ja kiihtyvyydet sekä laivapalkin leikkausvoimat ja taivutusmomentit. Kokeet tehtiin tyynessä vedessä eri nopeuksilla sekä säännöllisessä ja epäsäännöllisessä vasta-aallokossa nollanopeudella ja nopeudella eteenpäin. Epälineaarisuuksia liikkeissä ja kuormissa tutkittiin kehitetyn laskentamenetelmän avulla sekä mallikokeiden tuloksiin perustuen. Tulosten perusteella havaittiin, että epälineaarisuudet ovat merkittäviä mallikoelaivalla. Laskentamenetelmän avulla määritettiin mallikoelaivalle laivapalkin voimat ja momentit. Laskentamenetelmän todetaan soveltuvan hyvin nesterakenne-vuorovaikutusongelmiin ennustettaessa laivojen aaltokuormia. fi
dc.format.extent 219
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher VTT Technical Research Centre of Finland en
dc.publisher VTT fi
dc.relation.ispartofseries VTT Science en
dc.relation.ispartofseries 15
dc.subject.other Marine engineering en
dc.title Numerical and experimental studies of nonlinear wave loads of ships en
dc.title Laskennallinen ja kokeellinen tutkimus laivojen epälineaarisista aaltokuormista fi
dc.type G4 Monografiaväitöskirja fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Engineering en
dc.contributor.department Sovelletun mekaniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Applied Mechanics en
dc.subject.keyword wave loads en
dc.subject.keyword nonlinear loads en
dc.subject.keyword numerical methods en
dc.subject.keyword model tests en
dc.subject.keyword ship strength en
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-951-38-7933-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (monograph) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (monografia) fi
dc.contributor.supervisor Matusiak, Jerzy, Professor, School of Engineering, Aalto University
dc.opn Temarel, Pandeli, Professor, University of Southampton, UK
dc.rev Bertram, Volker, Professor, FutureShip GmbH-A GL company, Germany
dc.rev Iwashita, Hidetsugu, Professor, Hiroshima University, Japan
dc.date.defence 2012-10-26


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account