Dieses Forschungsvorhaben diente der Verbesserung und Erweiterung der zur Verfügung stehenden numerischen Verfahren zur direkten Berechnung hydrodynamischer Extremlasten im Schiffbau. Insbesondere sollte die Vorhersage von Schiffsstrukturbelastungen durch örtlich auftretende hydrodynamische Stoßbelastungen (Slamming) verbessert werden. Die verwendete Finite-Volumen-Methode zur Berechnung der Schiffsumströmung wurde um die Möglichkeit erweitert, nichtlineare Schiffsbewegungen im Seegang zu simulieren. Eingehende Untersuchungen des zugrunde liegenden RANSE-Verfahrens (Reynolds-Averaged Navier Stokes Equations), insbesondere der Methode zur Verfolgung der freien Oberfläche zwischen Wasser und Luft, haben die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens aufgezeigt und zur Verbesserung der erzielten Ergebnisse beigetragen. Hydrodynamische Extremlasten auf verschiedene Schiffstypen konnten mit größerer Genauigkeit berechnet werden, verglichen mit bisherigen Methoden. Mit dem Finite-Volumen-Verfahren konnte der Einfluss der Kompressibilität von Lufteinschlüssen auf die Druckspitzen während hydrodynamischer Stoßvorgänge beispielhaft aufgezeigt werden. Weiterhin wurden Fortschritte im Bereich der Fluid-Struktur-Kopplung erzielt. Hierdurch konnten vereinfacht sowohl die Auswirkungen strukturdynamischer Effekte auf maximale Strukturlasten als auch die Rückwirkung von Strukturverformungen auf die einwirkenden hydrodynamischen Lasten untersucht werden. Anhand ausgewählter Schiffsformen wurden die Bauvorschriften des Germanischen Lloyd überprüft.
The purpose of this research project was the improvement and extension of existing numerical methods for the direct assessment of extreme hydrodynamic loads on ships. A major target was the improved prediction of ship structural loads caused by local hydrodynamic impact loads (slamming). The finite volume method used for the computation of the flow field was extended and is now capable of simulating nonlinear ship motions in a seaway. Intensive investigation of the underlying RANS-method, especially of the front capturing scheme for the treatment of the water-air interface, showed the strengths and shortcomings of the technique. This lead to an improvement of obtained results. Extreme loads on several types of ships were predicted with higher accuracy, compared to traditional methods. The use of the finite volume method served to exemplify the influence of compressibility of air entrapments on pressure peaks during hydrodynamic impacts. Further on, technological advance in the field of fluid-structure coupling could be achieved. The impact of structure-dynamic effects on maximum structural loads as well as the reverse influence of elastic structural deformations on the hydrodynamic loads was investigated. A review of the construction rules of Germanischer Lloyd has been carried out for different shapes of ships.
Berechnung von örtlich auftretenden Extremlasten unter realistischen Bedingungen (REALEX)
2007
90 Seiten, 74 Bilder, 50 Quellen
Report
German
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