Curgerea in jurul unei carene navale

Scris de Administrator
Luni, 27 Septembrie 2010 18:06

ing. Răzvan MAHU

Studiul a avut ca obiectiv simularea numerică a curgerii în jurul unei carene navale utilizând 7 modele de turbulenţă și analiza rezultatelor comparativ cu rezultatele experimentale existente.

KVLCC2 tanker

  • KVLCC2 este cea de-a doua variantă a tanker-ului MOERI, având zona pupa redesenată (Van et al, 1998, Kim et al, 2001)
  • Datele legate de turbulenţă au fost obţinute de către Postech (Lee et al, 2003)
  • Utilizat ca benchmark pentru diverse workshop-uri CFD
  • http://www.gothenburg2010.org/kvlcc2.html
LPP (m) 320.0
LWL (m) 325.5
BWL (m) 58.0
D (m) 30.0
T (m) 20.8
Δ (m3) 312622
SW (m2) 27194

Condiții experimentale

  • Scara modelului: 1:116
  • Fără cârmă
  • Condiţii de mare calmă
  • Model fix - FX0
  • Re = 4.6×106, model dublu

Referinţe experiment

1. Van, S.H., Kim, W.J., Yim, D.H., Kim, G.T., Lee, C.J., and Eom, J.Y., (1998a), “Flow Measurement around a 300K VLCC Model”, Proceedings of the Annual Spring Meeting, SNAK, Ulsan, pp. 185-188.
2. Lee, S.-J., Kim, H.-R., Kim, W.-J., and Van, S.-H., (2003), “Wind tunnel tests on flow characteristics of the KRISO 3,600 TEU containership and 300K VLCC double-deck ship models”, J. Ship Res., Vol. 47, No 1, pp. 24-38

Modelarea și simularea numerica

Geometria carenei:
– am utilizat modelul geometric disponibil pentru workshop-ul Gothenburg 2010 (realizat în Rhinoceros)
Construcţia şi discretizarea domeniului de calcul:
– discretizarea suprafeţelor carenei în Gambit 2.4;
– realizarea grilei de tip strat-limită şi a grilei pentru volumul interior în TGrid 5.0;
– completarea grilei cu volumul exterior în Gambit 2.4.
Grila a fost ulterior transformată în ANSYS FLUENT 12.1 (hibridă → poliedrală)

Discretizarea suprafeţelor carenei şi a planelor de simetrie
Se pot observa:
– distribuţia nodurilor (celule de dimensiuni mai mici în zonele de curbură mare a carenei şi creşterea graduală a distanţelor internodale odată cu îndepărtarea de suprafaţa acesteia)
– existenţa grilei de tip strat-limită pe toată suprafaţa carenei

Solverul numeric:
– Tipul: semi-cuplat, bazat pe presiune, dublă precizie
Variabile cuplate: PRESSURE + VELOCITY (CFL = 100)
– Discretizarea spaţială:
Gradienţi: Least-Squares Cell-Based
PRESSURE : PRESTO
VELOCITY : Second Order Upwind
TURBULENCE:    First Order Upwind
– Numărul de iteraţii necesare:
Modele cu două ecuaţii: nit = 300 – 500
Modele RSM: nit = 1000

Rezultate

Distribuția presiunii statice pe carenă:
– Valorile maxime se înregistrează pe zona bulbului
– Valorile minime se găsesc imediat sub bulb şi pe umerii carenei (gradienţii maximi coincid cu ariile de curbură maximă ai zonei prova)
– În zona pupa, presiunea statică are o evoluţie favorabilă (lentă)

Linii de curent pe carenă (“oil-flow”):

Distribuţia vitezelor în planul elicii (în stânga, simularea numerică iar în dreapta, rezultatele experimentale)

Coeficienții de rezistenta la înaintare

Eroare relativa

Ultima actualizare ( Marţi, 11 Ianuarie 2011 18:07 )