CFD-Berechnungen von Schiffsbewegungen im Seegang mittels Wellenpaketen

Abstract

Bestimmung der Übertragungsfunktionen von Schiffsbewegungen mit einem RANSE basierten Verfahren. Statt mit Einzelwellen für jede Begegnungsfrequenz wird nur eine Rechnung mit einem Wellenpaket durchgeführt. Mit einer Fourier-Analyse werden dann die Übertragungsfunktionen über die Frequenzen (angenähert) ermittelt. Die Rechnungen werden mit einem neu entwickelten Löser durchgeführt, der auf einer SIMPLE-basierten Druck-Geschwindigkeits-Kopplung basiert. RANSE-Löser werden zunehmend zur Beurteilung des Seeverhaltens von Schiffen eingesetzt. Die Vorteile von RANSE-Lösern gegenüber traditionellen Berechnungsverfahren im Rahmen der Potentialtheorie sind: - Bessere Erfassung der freien Oberfläche (inklusive brechender Wellen) - Bessere Erfassung viskoser Effekte, insbesondere der Rolldämpfung Dem stehen als Nachteile gegenüber: - Viel höhere Rechenzeit; dies verhindert bislang häufig den Einsatz für Industrieprojekte. Durch den Einsatz von Wellenpaketen werden Analysen des Seeverhaltens in Modellversuchen (einem Ansatz von Prof. Clauss der TU Berlin folgend [13]) und potential-theoretischen Rechenverfahren im Zeitbereich signifikant beschleunigt - (Bislang) keine Technik zur Berechnung von Wellen, die das Schiff überholen, bekannt; herkömmliche Randbedingungen (Geschwindigkeit am Einlass, Druck am Auslass) können für diesen Fall nicht angesetzt werden Im Rahmen der Bachelorthesis sollen nun eine Reihe wichtiger numerischer Parameter bei der Simulation von Schiffen in Wellenpaketen untersucht werden. Hierbei sollen die folgenden Punkte untersucht werden: - Dämpfung einzelner Wellenkomponenten - Einfluss der Body Forces, die zur Erhaltung der Wellen fern vom Schiff gesetzt werden, auf das Bewegungsverhalten - Einfluss der Anzahl an Komponenten des Spektrums - Extraktion der Einzelbewegungen (Kopplung der Freiheitsgrade)