Nopean uppoumarunkoisen sotalaivan kulkuvastuksen määrittäminen virtaussimuloinnilla
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2008
Department
Major/Subject
Laivanrakennusoppi
Mcode
Kul-24
Degree programme
Language
fi
Pages
120 s. + liitt.
Series
Abstract
Tämän diplomityön tavoitteena oli uppoumarunkoisen sotalaivan hinausvastuksen laskenta, laskennan luotettavuuden tarkastelu ja virtausilmiöiden arviointi mallimittakaavassa Frouden luvuilla 0,269 ja 0,394. Tutkimus rajattiin yhden jäänmurtokeulaisen sekä kahden bulbikeulaisen runkomuodon laskentaan. Laskennat suoritettiin ISIS-CFD-virtausratkaisijalla Tieteen tietotekniikan keskuksen Murska-supertietokoneella rinnakkaislaskentana. ISIS-CFD on Reynolds keskiarvoitettujen Navier-Stokes-yhtälöiden virtausratkaisija. Ohjelmassa käytetään vapaan nestepinnan ratkaisemiseksi tilavuusmenetelmätyyppistä Interface Capturing-menetelmää. ISIS-CFD sisältää useita turbulenssimalleja, joista tässä työssä käytettiin k-w SST-mallia. Työssä käytettiin myös ISIS-CFD:n uutta ominaisuutta, laivan kulkuasennon ratkaisua syväyksen muutoksen ja viippauksen määrittämiseksi, ensimmäistä kertaa TKK:lla. ISIS-CFD:n ratkaisemat kokonaisvastuskertoimet olivat varsin tarkkoja suhteessa mallikoetuloksiin erojen itseisarvojen ollessa 0,3...2,5 %. Kulkuasento laskettiin Frouden luvulla 0,394. Saaduissa tuloksissa havaittiin pieniä eroja mallikoetuloksiin, mutta tiedossa olleet epävarmuustekijät huomioiden, tuloksia voidaan pitää suhteellisen hyvinä kulkuasennon määrittämiseksi. Virtausilmiöitä tarkasteltaessa havaittiin muun muassa bulbin ja keulan aaltojärjestelmien yhteisvaikutuksen merkitys aallonmuodostukseen, jäänmurtokeulan suuri aallonmuodostus, peräolkapään vaikutus aallon laaksoon rungolla, pallepyöristyksen virtauksen taittumista estävä vaikutus, peräpeilin upotussyvyyden vaikutus peräaallon korkeuteen ja runkomuodon vaikutus laivan kulkuasentoon. Ensimmäisessä laskennassa havaittiin lasketun kitkavastuskertoimen CF ja ITTC-57 kitkavastuskertoimen CF0 suhteellisen eron olevan suuri, noin 10 %CF0. Eroa lähdettiin tarkastelemaan märkäpinta-alan muutoksen avulla. Merkittävin havainto oli, että kaikissa laskentatapauksissa kitkavastuskertoimien suhteellinen ero oli samaa suuruusluokkaa kuin karkeasti arvioitu märkäpinta-alan suhteellinen muutos. Tehtyyn kitkavastuskertoimen tarkasteluun sisältyy merkittäviä työssä esitettyjä epävarmuustekijöitä. Niistä huolimatta saadut tulokset indikoivat tarvetta huomioida märkäpinta-alan muutos myös uppoumarunkoaluksilla niiden nopeusalueen yläpäässä.Description
Supervisor
Matusiak, JerzyThesis advisor
Kurimo, RistoHänninen, Satu
Keywords
hydrodynamics, hydrodynamiikka, resistance, kulkuvastus, flow solver, virtaussimulointi, CFD, CFD, ,