Im Schiffbau werden seit längerer Zeit numerische Verfahren (CFD: Computational Fluid Dynamics) zur Strömungsberechnung eingesetzt, worauf im vorliegenden Beitrag aus theoretischer und praktischer Sicht eingegangen wird. Bei der experimentellen Strömungsermittlung müssen im Schiffbau das Reynoldsähnlichkeitsgesetz für viskose Effekte und die Froudsche Ähnlichkeit für Schwerkrafteinflüsse angewendet werden. Da sich beide Gesetze widersprechen, ergeben sich bei Versuchen Maßstabs-Probleme bei den Modellen, was bei der Anwendung von CFD-Methoden nicht in dem Maße der Fall ist. Die viskosen Effekte (Nachstrom, Grenzschicht, Widerstand) werden mit RANSE (Reynolds averaged Navier-Stokes Equations) ermittelt, wofür das Turbulenzmodell angewendet wird. Zur Behandlung der freien Oberfläche und der damit zusammenhängenden Welleneffekte werden potentialtheoretische Verfahren eingesetzt, die jedoch den Viskositätseinfluß vernachlässigen. Vorteil sind sehr schnelle Berechnungen, da durch den Wegfall der Zähigkeitsterme sich die nichtlineare Impulsgleichung zu einer linearen Laplacegleichung reduziert, die mit einem Randelemente- oder Panelverfahren gelöst wird. Die HSVA hat in diesem Rahmen verschiedene numerische Verfahren entwickelt, wobei der hauseigene Panelcode 'SHALLO', auf den eingegangen wird, zu den Standardprogrammen zur Strömungsanalyse und Rumpfoptimierung gehört. Einer der entscheidenden Nachteile der Potentialtheorie ist jedoch die nur ungenaue Bestimmung des Wellenwiderstandes eines Schiffes, weshalb hierfür zukünftig andere Simulationsprogramme entwickelt werden müssen. In diesem Zusammenhang wurde bereits ein verbessertes Verfahren auf der Basis der Euler-Gleichungen entwickelt. Mit beiden Verfahren (Potentialtheorie und Euler) durchgeführte Umströmungsberechnungen (Wellenkonturen von Monohull und Triamaran) zeigen signifikant die höhere Genauigkeit des Euler-Verfahrens auf. Nachteilhaft ist jedoch die geringere Rechengeschwindigkeit, weshalb hier noch Forchungsbedarf besteht.
Untersuchungen zum Wellenwiderstand im numerischen Schlepptank. Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt
Investigation of wave resistance in numeric towing tank. Hamburg ship model basin
Schiff und Hafen / Seewirtschaft ; 51 , 6 ; 93-94
1999
2 Seiten, 4 Bilder, 2 Quellen
Article (Journal)
German
Die Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt
DataCite | 1930
|Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt G.m.b.H.
TIBKAT | 1933
|SPEZIAL 100 Jahre HSVA - Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt
Online Contents | 2013
Reports from extended field of rereach of Hamburgische Schiffbau-Versuchsanstalt
Engineering Index Backfile | 1937
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