Eine Gitter-Empfindlichkeitsuntersuchung für einen herkömmlichen freifahrenden Propeller verwendet drei Gitter und vergleicht sie mit experimentell ermittelten Daten. Schub und Drehmoment des Propellers sind in Bezug auf die Gitterauflösung eher unempfindlich. Örtlich messbare Größen, wie etwa Druckkoeffizient und Strömungsgeschwindigkeit sind gitterempfindlich. Bei der Propellerberechnung (Leistungsprognose und Strömungsmerkmale) von Schiffspropellern werden zunehmend RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes)-Verfahren verwendet. Die komplizierte Propellerumströmung macht es jedoch schwierig, geeignete Gitter zu erzeugen, die geeignet sind, das Strömungsfeld genau zu prognostizieren. Die berechneten Ergebnisse hängen in hohem Maße von den Details des numerischen Verfahrens, vom Turbulenzmodell sowie von der Auflösung und Qualität des Gitters ab. Allgemeine und Hauptmerkmale der Propellerströmung, wie Nachstrom und Spitzenwirbelbildung werden gut erfasst. Die Prognose örtlich messbarer Strömungsmerkmale ist jedoch schwierig zu berechnen. Der vorliegenden Beitrag befasst sich mit dem Einfluss des Gitteraufbaus auf die Kennwerte freifahrender Propeller und auf einige örtlich messbare Merkmale. Die komplizierte Propellergeometrie erfordert große Sorgfalt bei der Gittererzeugung, um Grenzschicht, Strömungsdetails an einzelnen Propellerbereichen (Vorder- und Hinterkante, FlÜgelspitze, Bereich hinter dem Propeller) zu berücksichtigen. Es ist sehr schwierig unter Verwendung der vorhandenen Gittererzeuegungshilfsmittel alle diese Forderungen an die Gitterverteilung zu berücksichtigen. Das sich schließlich ergebende Gitter ist daher ein Kompromiss und beeinflusst daher die Genauigkeit der Lösung in den verschiedenen Teilen des Berechnungsmodells. Der vorliegende Beitrag behandelt anhand eines Propellermodells ein numerisches RANS-Berechnungsverfahren,m beschreibt Propeller- und Gitterkennwerte für das Modell sowie Randbedingungen und Turbulenzmodell. Die Berechnungsergebnisse werden ausführlich diskutiert und es erfolgt eine Ermittlung des numerischen Fehlers sowie eine UnbestimmtheitseInschätzung. Es wird aufgezeigt, dass die Ergebnisse bei einem feinen Gitter nahe den gemnessenen Ergebnissen liegen. Die Unbestimmtheitseinschätzung zeigt jedoch, dass die Daten nicht im asymptotischen Bereich liegen und dass eine Gitterkonvergenz nur in bestimmten Teilen des Berechnungsbereichs aufgezeigt werden kann. Daraus wird geschlussfolgert, dass mehr Gitterpunkte erforderlich sind, zusammen mit einer besseren Kontrolle über ihre örtliche Verteilung. Das ist jedoch in der Praxis wegen der komplizierten Strömung um den Propeller schwierig zu realisieren.
Grid influence on the propeller open-water performance and flow field
Gittereinfluss auf die Freifahrtsleistung und das Strömungsfeld eines Propellers
Ship Technology Research / Schiffstechnik ; 55 , 2 ; 87-96
2008
10 Seiten, 5 Bilder, 8 Tabellen, 11 Quellen
Article (Journal)
English
Grid Influence on the Propeller Open-Water Performance and Flow Field
Taylor & Francis Verlag | 2008
|Open-Water Propeller Performance in Inclined Flow
NTIS | 1965
|Performance and flow field of a ducted propeller
AIAA | 1989
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