Beschreibung der Entwicklung von Rechenmodellen zur analytischen Untersuchung des hydrodynamischen Verhaltens von Schiffen und schwimmenden Offshore-Strukturen. Insbesondere eingegangen wird dabei auf die Beschreibung der freien Oberflächen-Potentialströmung um schwimmende Objekte, auf die Ausbildung und den Einfluß des Wellenwiderstandes sowie auf Wellenkräfte erster und zweiter Ordnung. Weiterhin erfolgt ein kurzer Überblick über entwicklungsgeschichtliche Schwerpunkte der Hydrodynamik und Aerodynamik im Bereich der Schiffstechnik. Beschreibung der das Wellenwiderstandsphänomen beschreibenden mathematischen Gleichungen, wobei auch kurz auf entsprechende Forschungsarbeiten eingegangen wird. Für verschiedene Wellenprofile und Randbedingungen werden praktische Beispiele mit dem aus diesen Gleichungen erstellten Simulationsmodell berechnet. Diskussion der analytischen Resultate anhand von grafischen Darstellungen. Entwicklung eines auf der Potentialtheorie basierenden Modells zur Berechnung von Schiffsbewegungen für langsame Geschwindigkeitsbereiche sowie einer zeitabhängigen Lösung, die auf der Anwendung der Green-Funktion für Fluide beruht. Herleitung und theoretische Inhalte beider Lösungsansätze werden eingehend diskutiert. Weiterhin wird ein Rechenmodell nach dem Finiten Differenzenverfahren hergeleitet (Fourier-Transformation der Green-Funktion) und für verschiedene Fälle angewendet. Als erstes wird der Ruhefall (die Wellengeschwindigkeit ist null) betrachtet. Hierfür Entwicklung einer diskreten Dispersionsbeziehung und Berechnung der Dispersion mit der diskreten Fourier-Transformation. Weiterhin Herleitung einer kontinuierlichen Dispersionsbeziehung, deren Ergebnisse für die Wellengeschwindigkeit (Einführung einer Wellenzahl) mit denen der diskreten Dispersion anhand der Kurvenverläufe verglichen werden. Als letztes Herleitung der entsprechenden Dispersionsbeziehungen für eine stationäre Vorwärtsbewegung. Diskussion der Resultate von Rechenbeispielen.
The role of applied mathematics in hydrodynamics for ships and floating offshore structures
Die Rolle der angewandten Mathematik in der Hydrodynamik für Schiffe und schwimmende Offshore-Plattformen
Ship Technology Research / Schiffstechnik ; 46 , 2 ; 59-80
1999
22 Seiten, 18 Bilder, 25 Quellen
Article (Journal)
English
Schiffbau , schwimmende Plattform , Hydrodynamik , Potenzialströmung , Wellenwiderstand , Green-Funktion , numerisches Verfahren , analytische Untersuchung , disperse Strömung , Simulationsmodell , Froude-Zahl , Fourier-Transformation , Wellenform , Kinematik , Zeitverhalten , Finite-Differenz-Methode , Wellenzahl , freie Oberfläche
The Role of Applied Mathematics in Hydrodynamics for Ships and Floating Offshore Structures
Online Contents | 1999
|TIBKAT | 1.2006 -
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