To efficiently calculate the sensitivity derivative of hydrodynamic objective functionals with respect to the shape, the adjoint Navier-Stokes equations were derived analytically. Consistent adjoint discretisation schemes were developed term-wise from the primal finite-volume discretisation. The adjoint method, implemented in the framework of a general-purpose pressure-correction based RANS code for unstructured grids, was validated against analytical solutions and verified by means of the direct-differentiation method. The adjoint-based sensitivity derivative was computed to guide a manual re-design of a ship hull to improve the wake field. Moreover, automatic shape-optimisation runs were carried out to reduce the power loss for ducted flows.

Flow investigations on the Hamburg Testcase Model in the wind tunnel Das Untersuchungsobjekt ist der "Hamburg Test Case", das Windkanalmodell einer realen Schiffsform (Containerschiff "Ville de Mercure"). Das Strömungsfeld in einem Quadranten des Modells wurde im Windkanal mit einem Dreikomponenten Laser-Doppler-Velocimeter bestimmt. Die Messungen erfolgten in mehreren Spantebenen. Eine Messebene liegt am Hauptspant, fünf im Heckbereich und eine weitere im fernen Nachstrom. Die Ausdehnung der Messpunktraster überdeckt etwa die Abmessungen des Hauptspants mit Ausnahme am Ort des Hauptspants selbst. Die Begrenzung nach innen wird durch die jeweilige Spantkontur vorgegeben bzw. durch die Symmetrieebene der Strömung. Die Auswertung der Messungen erlaubt die Darstellung des Vektorfeldes der mittleren Geschwindigkeit und einer Komponente des Reynoldstensors.

Irrotational flow within the boundary layer and wake

PLOTD5, ein Plotprogramm für das Finite-Element-Programm SAP IV

Rißfortschrittsuntersuchungen an versteiften Plattenfeldern

The thesis reports on the development of a numerical procedure based on the meshfree Smoothed-Particle-Hydrodynamics (SPH) approach for the simulation of complex port hydrodynamic problems including the interaction between ships, harbour facilities, water and soil. Corresponding constitutive models have been derived, implemented and validated. The regarded applications focus on scouring close to quay walls induced by active ship manoeuvring and propulsion devices. The developed procedure can further be applied to a wide range of problems from the field of marine and offshore engineering.

Untersuchungen zur Schwingfestigkeit von Längsspantstößen aus HP-Profilen Im Rahmen dieser Arbeit wurden experimentelle und rechnerische Untersuchungen zur Schwingfestigkeit von mehreren Varianten eines Längsspantstoßes aus HP-Profilen beschrieben. Neben der üblichen Bauform mit voller Wulstverschweißung wurde als zweite Variante ein Profilstoß mit geschwächtem Wulst und als dritte Variante ein Stoß mit unverschweißtem Wulst und zusätzlich aufgesetztem Stoßriegel untersucht. Die auf einem einheitlichen Lasthorizont durchgeführten Schwingversuche zeigten bei der ersten und dritten Variante etwa gleich hohe Anrißlebensdauern, die zwischen den Kerbfällen K3 und K4 nach der Klassierung der DlN 15018 einzustufen sind. Die Anrißstelle liegt beim Nahtübergang zur Platte am Rande des Abschweißloches sowie bei der dritten Variante auch am Auslauf des Stoßriegels sowie an der Kerbe infolge des unverschweißten Wulstes. Die Schwingfestigkeit des oberen Bereiches des Abschweißloches liegt etwas höher, wie zusätzliche Versuche zeigten. Die zweite Variante mit geschwächtem Wulst besitzt dagegen eine deutlich niedrigere Anrißlebensdauer und ist für Schiffslängsverbände wenig geeignet.

Zuverlässigkeitsberechnung von schwingbeanspruchten Schweißverbindungen in der Schiffskonstruktion