Numerische Untersuchungen der Strömungs-Struktur-Kopplung zur Beeinflussung von Transitionsströmungen durch ein Compliant Coating


Project Acronym
FLIPPER - TRABER-GPU
 
Project Title
Numerische Untersuchungen der Strömungs-Struktur-Kopplung zur Beeinflussung von Transitionsströmungen durch ein Compliant Coating
 
Funding Code
20E1512E
 
 
Principal Investigator
 
Status
Abgeschlossen
 
Duration
01-07-2016
-
31-12-2019
 
 
Contractor Organization(s)
 
Abstract
Die Entwicklung einer biologisch inspirierten, widerstandsreduzierenden Beschichtung für Schiffsrümpfe steht im Blickpunkt des Interesses des Vorhabens. Durch die Beschichtung soll der Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung verzögert werden.
Reibung dominiert den Widerstand von Handelsschiffen. Turbulente Strömungen erhöhen den Reibungswiderstand von gegenüber laminaren Strömungen um ein Vielfaches. Die Strömungstransition ist in der maritimen Praxis zwar unvermeidbar, die natürliche Transition kann unter Umständen jedoch verzögert werden, indem man das Wachstum von Instabilitäten unterdrückt.
Prinzipiell sind zur Transitionsmanipulation passive Lösungen wie z.B. das compliant coating denkbar, welche angepasste
hydrodynamisch dämpfende Eigenschaften aufweisen. Die Entwicklung einer solchen Beschichtung war das wesentliche
technische Ziel des Verbundvorhabens. Hierzu musste die Entwicklung von relevanten Instabilitätsmoden bei hinreichend großer Reynolds-Zahl mit Hilfe von Simulationen detailliert analysiert und verstanden werden. Dies erfolgte in dem beantragten Teilvorhaben der TUHH, indem auch die notwendigen methodischen Grundlagen zur Durchführung der Simulation mit Turbulenzmodell-freien, hochauflösenden, GPU-basierten LBM gelegt wurden. Der wesentliche Fokus des TUHH Teilprojektes TRABER-GPU war die Simulation von natürlicher Transition bei sehr hoher Lauflängen-Reynolds-Zahl mit nichtlinearen, hochauflösenden Methoden.
Mit den Simulationserkenntnissen wurde die Definition des Materials unterstützt, welches im Versuchsstand eine Reduktion des Widerstands bestätigte.