Bei dem vorliegenden Beitrag handelt es sich um die verkürzte Dissertation des Autors, in der unter Anwendung des Finite-Volumen-Computerprogramms 'RANSE' mit dem Lösungsmodul 'Comet' die auf verschiedene Schiffsruder- und -propellerkonfigurationen einwirkenden Kräfte, die Ruder-Propeller-Wechselwirkungen sowie die dabei auftretenden Belastungen der Schiffsrümpfe rechnerisch ermittelt werden, wobei zur Verifikation Vergleichsmessungen durchgeführt werden. Zu den Ruderkräften: als erstes werden die hierzu wichtigsten Forschungsarbeiten und Referenzen kurz vorgestellt. Allgemein zeigt der Überblick, daß die Ruderströmungen hohe Reynoldszahlen von ca. 5x107 aufweisen und voll turbulent sind, weshalb in vielen Arbeiten das Programm 'RANSE' den üblichen Potentialströmungs-Codes (wie auch hier) vorgezogen wird. Im vorliegenden Beitrag werden zum ersten Mal RANSE-Simulationen für Ruder-Propeller-Interaktionen erstellt. Für das Ruder-Design wird in der Regel auf NACA-Profile zurückgegriffen, wobei für spezielle Zwecke (wie höhere Lift-Koeffizienten oder zur Reduktion der Kavitations-Empfindlichkeit) Abweichungen von diesen Profilformen vorgenommen werden. Der Autor berechnet verschiedene neue Profile, die höhere Lift-Maxima bei niedrigeren Anstellwinkeln aufweisen. Als nächstes werden die Ruderkraftkomponenten grafisch dargestellt und die mathematischen Beziehungen hergeleitet. Ebenso mehrere dimensionslose Koeffizienten zum Vergleich der hydrodynamischen Eigenschaften verschiedener Profile und Ruderkonfigurationen. Durchführung vin RANSE-Berechnungen für die Profile HSVA-MP73 und -MP71, IfS 61-TR und 58-TR sowie NACA-00 und -64. Speziell untersucht werden die Einflüsse von Profildicke, feststehenden Ruderaufhängungen und der Spaltweiten sowie die Verhältnisse, wenn sich das Ruder in der Propeller-Nachlaufströmung befindet. Grafische Darstellung (Kurvenverläufe für verschiedene Parameter) und Diskussion der Ergebnisse. Ähnliche Berechnungen werden für verschiedene Propeller-Konfigurationen bei schrägen und axialen Anströmungen (wobei die auf die individuellen Propellerblätter einwirkenden Kräfte berechnet werden) und zur Ermittlung der Rumpfkräfte durchgeführt. Zum Schluß werden die Resultate von Vergleichsmessungen (ESSO OSAKA) diskutiert.
Numerical computations of flow forces in ship manoeuvring
Numerische Berechnungen der Strömungskräfte bei Schiffs-Manövern
Ship Technology Research / Schiffstechnik ; 48 , 3 ; 98-123
2001
26 Seiten, 57 Bilder, 4 Tabellen, 41 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Schiffsrumpf , Schiffsschraube , Ruderblatt , Wechselwirkung , Strömungsverlauf , Lastcharakteristik , analytische Untersuchung , Computer-Simulation , Rechenmodell , Reynolds-Zahl , Theorie-Experiment-Vergleich , Design (Entwurf) , Hydrodynamik , schräge Einfallsrichtung , Axialströmung , Nachlaufströmung
Numerical Computations of Flow Forees in Ship Manoeuvring
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