Einführung von viskosen Strömungssimulationen in den frühen Entwurfsprozess
Bei diesem Projekt handelt es sich um ein abgeschlossenes Projekt.
Seit längerem werden CFD-Verfahren (CFD: Computational-Fluid-Dynamics) im Schiffsentwurf zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Schiffsentwurf eingesetzt. Da der zur Verfügung stehende Zeitrahmen gerade in der frühen Entwurfsphase sehr eng bemessen ist, muss beim Einsatz der CFD-Verfahren ein Kompromiss zwischen einer gewünschten Genauigkeit und einer erforderlichen Schnelligkeit gefunden werden. Obwohl immer schnellere Computer umfangreichere CFD-Berechnungen möglich gemacht haben, verhindern lange Prozesslaufzeiten bisher den Einsatz von viskosen Strömungssimulationen (z.B. RANSE-CFD-Verfahren) im frühen Entwurfsstadium.
Deshalb ist am Institut für Entwerfen von Schiffen und Schiffssicherheit eine Prozesskette für den Einsatz von RANS-CFD-Methoden auch im frühen Schiffsentwurf entwickelt worden. Die Prozesskette deckt den gesamten Vorgang von der Erstellung der Schiffsgeometrie in unserem Schiffsentwurfssystem E4, über die Geometrievorbereitung für die Gittergenerierung, sowie die Gittergenerierung selbst und die eigentliche RANS-CFD Berechnung bis zur Ergebnisauswertung ab. Besondere Aufmerksamkeit wurde gelegt auf einen möglichst automatisierten Ablauf mit wenig Nutzereingriffen, um den Zeitaufwand für den Nutzer und die Fehleranfälligkeit des Prozesses zu reduzieren. Der letztendlich implementierte Prozess erlaubt es eine RANS-CFD-Analyse eines Schiffsrumpfes mit allen Anhängen innerhalb von drei Stunden durchzuführen.
Mehr Informationen erhalten Sie bei den Ansprechpartnern: Hendrik Vorhölter
Publikationen
Folgende Publikationen wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens erstellt:
| [57944] |
| Title: Optimisation of a Fast Monohull with CFD-Methods. |
| Written by: Hendrik Vorhölter, Tobias Haack, Stefan Krüger |
| in: <em>10th International Conference on Fast Sea Transportation, Athen</em>. (2009). |
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Note: RANS
Abstract: In early 2008 FSG has started to design a 142m long RoRo-vessel intended to operate in the Irish sea. Restrictions from the ports of call (LOA=142m, T=5.2m) and a desired design speed of 21kn required an unusual design for the four deck RoRo-Vessel. The Froude-Number FN of about 0.3 is unusually high for a cargo vessel especially as the block coefficient is rather high (cB about 0.6). In order to fulfil the customers requirements the partner have used both potential flow and RANS-CFD-methods. The hull form has been optimised for low resistance and good sea keeping with the help of potential flow codes. In addition RANS-CFD-computations have been performed to estimate the ship’s wake field before the model tests. In order to achieve low induced pressure pulses and an acceptable propeller cavitation pattern, several shaft line designs have been tested in the numerical towing tank to optimise the wake field. The wake field has also been computed in various manoeuvring conditions. The results achieved from the CFD-computations are presented and compared to model tests performed for the vessel as far as possible.