Der Widerstand von zwei Schiffsrümpfen vom Typ Wigley und Serie 60 wird mit dem auf der Reynolds-Mittelung basierenden Navier-Stokes-Solver ICMM-Comet numerisch berechnet. Der Luftanteil im Oberflächenbereich wird in einer zusätzlichen Transportgleichung zur Bestimmung der Grenzfläche zwischen den Phasen berücksichtigt, mit der auch die Form der Wasseroberfläche bestimmt wird. Die turbulente Grenzschicht wird mit dem k-Epsilon-Modell mit Wandfunktion modelliert. Die Lösung erfolgt mit einem impliziten Finite-Volumen-Verfahren. Die Abweichung des errechneten Widerstandsbeiwertes von den Meßergebnissen hängt von der Feinheit des Gitternetzes ab und liegt beim Wigley-Rumpf zwischen 1,9 % und 5,5 % und beim Rumpf vom Typ Serie 60 zwischen -12% und -19 %. Die Rechengenauigkeit wird in starkem Maße vom Abstand zwischen der Schiffswand und der an diese angrenzenden Gitterzellen beeinflußt. Eine schrittweise Reduzierung der Zeitschrittweite im Verlauf der Simulation führt nur beim Wigley-Rumpf zu einer Verbesserung der Konvergenz bei der Berechnung des Druckwiderstandsbeiwerts. Dabei lassen sich die Differenzenverfahren UDS (Upwind Differencing Scheme) und CDS (Central Differencing Scheme) so kombinieren, daß die Rechengenauigkeit ein von der Gitternetzfeinheit unabhängiges Optimum erreicht. Für den Fall reibungsfreier Strömung ergibt sich bei beiden Typen von 0 verschiedene Druckwiderstand, der vom 'Mischungsverhältnis beider Verfahren (UDS und CDS) abhängt und ausschließlich auf numerische Fehler zurückzuführen ist. Durch Subtraktion dieses Wertes von den für viskose Strömung errechneten Ergebnissen läßt sich die Rechengenauigkeit weiter steigern.
Ship resistance by free-surface RANS computations
Berechnung des Schiffswiderstandes mit einem Reynolds-Averages-Navier-Stokes-Solver (RANS) unter Berücksichtigung der freien Oberfläche
Ship Technology Research / Schiffstechnik ; 47 , 2 ; 47-62
2000
16 Seiten, 23 Bilder, 4 Tabellen, 11 Quellen
Article (Journal)
English
Schiffsrumpf , Strömungswiderstand , Reibungswiderstand , Finite-Differenz-Methode , Rechengenauigkeit , Konvergenz , Theorie-Experiment-Vergleich , Gitternetz , Gitterparameter , turbulente Strömung , numerisches Verfahren , Wasseroberfläche , Formwiderstand (Strömung) , numerische Strömungsberechnung
Computations of Free Surface Turbulent Flows around Ship Hulls by a RANS Solver
British Library Conference Proceedings | 2005
|Simulation of Unsteady Ship Maneuvering Using Free-Surface RANS Solver
British Library Conference Proceedings | 2007
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