Tillämpningar av panelmetoden på segelbåtens aerodynamik

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Date

2010

Major/Subject

Lentotekniikka

Mcode

Kul-34

Degree programme

Language

sv

Pages

87 s. + liitt. 14

Series

Abstract

The Vortex Lattice Method has in the past been used in order to analyse yacht sails. This method does not however take into account the separation bubble that occurs between the mast and the sail and assumes the sail to be infinitely thin. A panel method that takes this separation into account would give a more detailed simulation of the flow around the sails. En this thesis the possibilities of using such a panel method is being investigated. First the shapes of the separation bubbles are investigated in a two dimensional flow, where the possibilities of using the panel method is determined. In the two dimensional flow there is a separation of the flow at the trailing edge and the panel method ceases to work, thereby limiting the use of panel methods. In three dimensional flows the separation at the trailing edge is shown to be milder, hence making the panel method more suitable. The second step is to investigate the three-dimensional flow around the sails and compare the results from the panel method with results from wind tunnel testing. A model of the hull is the inserted in the calculations from where a comparison of a real yacht and panel-method calculations can he made. The results shows that the panel method can be used to investigate the flow round yachts sails and somewhat use the panel method in the development of new sails. Finally a coupling is done between the flow calculations and a finite element method. From these results the flying shape of the sail can be determined. This thesis was done in order to find a fast and relatively accurate aerodynamic calculation and analysis software for analysing yacht sails. The results indicated that the panel method used here applies well for aerodynamic calculations of yacht sails. Some limitations are to he considered thou.

Virtauksen kuvaaminen purjeen ympäri laskennallisin menetelmin on aiemmin tehty pyörrehilamenetelmällä. Tämä menetelmä perustuu kuitenkin oletukseen, että purje on äärettömän ohut eikä irtoamiskuplaa maston ja purjeen välillä huomioida. Paneelimenetelmä, joka huomioisi irtoamiskuplan purjeen ja maston välillä antaisi paremman kuvan virtauksesta purjeen ympärillä sekä antaisi paremmat edellytykset saamaan oikeat aerodynaamiset voimat purjeesta nopealla laskentamenetelmällä. Tässä työssä tutkitaan mahdollisuutta käyttää tällaista paneelimenetelmää virtausratkaisijana purjeille. Ensiksi tarkastellaan kaksiulotteista virtausta purjeprofiilin ympärillä, missä tutkitaan irtoamiskuplan muotoa sekä virtauksen irtaantumista purjeprofiilin jättöreunalla. Täten todetaan mahdollisuudet käyttää paneelimenetelmää. Kaksiulotteisessa virtauksessa tapahtuu virtauksen irtaantuminen jättöreunalla, jolloin paneelimenetelmä ei toimi. Kolmiulotteisessa virtauksessa virtauksen irtaantuminen on heikompaa purjeen jättöreunalla, jolloin myös paneelimenetelmä soveltuu paremmin. Malliin lisätään vielä veneen runko, jolloin tulokset paneelimenetelmältä voidaan verrata tuulitunnelikokeisiin. Tulokset antavat viittauksen siitä, että paneelimenetelmä voidaan käyttää tietyn rajoituksin virtausratkaisijana purjeille, sekä apuna kehittää uusia purjeita. Seuraavaksi tutkitaan paneelimenetelmän soveltuvuutta purjeiden aeroelastiikan tutkimiseen. Tämä tehtiin käyttämällä olemassa olevaa algoritmia mutta sovellettiin paneelimenetelmää pyörrehilamenetelmän sijasta. Työn tulokseksi saatiin, että paneelimenetelmää soveltuu purjeveneen suorituskyvyn tutkimiseen, kunhan rajoittuu osaan purjehdusspektriin. Koko spektri vaatii useampia menetelmiä.

Description

Supervisor

Soinne, Erkki

Thesis advisor

Stråhlmann, Karl-Johan

Keywords

Other note

Citation