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Ein Finite-Volumen-Verfahren zur Berechnung turbulenter Schiffsumströmungen
Citation Link: https://doi.org/10.15480/882.972
Publikationstyp
Technical Report
Date Issued
1993
Sprache
German
Author(s)
TORE-DOI
Ein Finite-Volumen-Verfahren zur Berechnung turbulenter Schiffsumströmungen
Es wird ein Verfahren zur Berechnung turbulenter Schiffsumströmungen beschrieben und seine Möglichkeiten durch den Vergleich mit experimentellen Daten untersucht. Die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen und die Kontinuitätsgleichung in den kartesischen Geschwindigkeitskomponenten werden nach einem Finite- Volumen- Verfahren auf einem randangepaßten Gitter diskretisiert. Ein strukturiertes 3D-Gitter für das gesamte Rechengebiet wird numerisch erzeugt. Es wird ein algebraisches Turbulenzmodell angewendet und auf die Benutzung von Wandfunktionen verzichtet. Die Konvektionsterme werden durch ein Stromauf-Differenzenschema 2. Ordnung (LUDS) und die Diffusionsterme durch zentrale Differenzen (CDS) approximiert. Zur Vermeidung von numerisch bedingten Druckoszillationen aufgrund der gewählten nichtversetzten Anordnung der Strömungsvariablen im Gitter wird eine spezielle Interpolationstechnik der
Massenflüsse nach Rhie und Chow eingesetzt. Das resultierende nichtlineare algebraische Gleichungssystem wird nach der SIMPLE-Methode iterativ gelöst. Die wegen des teilweise stark nichtorthogonalen Gitters mit extremen ellseitenverhältnissen nicht zu vernachlässigenden Quergradiententerme der Druckkorrekturgleichungen werden in einer zweiten Druckkorrektur berücksichtigt. Das Verfahren wird auf den Fall eines bei konstanter Geschwindigkeit geradeaus fahrenden Schiffsmodells, ohne Berücksichtigung der
freien Oberfläche, angewendet. Es werden nur Hinterschiffsumströmungen berechnet.
Die Ergebnisse für das Wigley-Schiff und den HSV A- Tanker zeigen in vieler Hinsicht gute Übereinstimmung mit Experimenten. Der Modellwiderstand und der Propellerzustrom können noch nicht mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden
Es wird ein Verfahren zur Berechnung turbulenter Schiffsumströmungen beschrieben und seine Möglichkeiten durch den Vergleich mit experimentellen Daten untersucht. Die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen und die Kontinuitätsgleichung in den kartesischen Geschwindigkeitskomponenten werden nach einem Finite- Volumen- Verfahren auf einem randangepaßten Gitter diskretisiert. Ein strukturiertes 3D-Gitter für das gesamte Rechengebiet wird numerisch erzeugt. Es wird ein algebraisches Turbulenzmodell angewendet und auf die Benutzung von Wandfunktionen verzichtet. Die Konvektionsterme werden durch ein Stromauf-Differenzenschema 2. Ordnung (LUDS) und die Diffusionsterme durch zentrale Differenzen (CDS) approximiert. Zur Vermeidung von numerisch bedingten Druckoszillationen aufgrund der gewählten nichtversetzten Anordnung der Strömungsvariablen im Gitter wird eine spezielle Interpolationstechnik der
Massenflüsse nach Rhie und Chow eingesetzt. Das resultierende nichtlineare algebraische Gleichungssystem wird nach der SIMPLE-Methode iterativ gelöst. Die wegen des teilweise stark nichtorthogonalen Gitters mit extremen ellseitenverhältnissen nicht zu vernachlässigenden Quergradiententerme der Druckkorrekturgleichungen werden in einer zweiten Druckkorrektur berücksichtigt. Das Verfahren wird auf den Fall eines bei konstanter Geschwindigkeit geradeaus fahrenden Schiffsmodells, ohne Berücksichtigung der
freien Oberfläche, angewendet. Es werden nur Hinterschiffsumströmungen berechnet.
Die Ergebnisse für das Wigley-Schiff und den HSV A- Tanker zeigen in vieler Hinsicht gute Übereinstimmung mit Experimenten. Der Modellwiderstand und der Propellerzustrom können noch nicht mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden
Subjects
Finite-Volumen-Verfahren
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Name
Bericht_Nr.540_A.Hochbaum_Ein_Finite_Volumen_Verfahren_zur_Berechnung_turbulenter_Schiffsumstrmungen.pdf
Size
4.5 MB
Format
Adobe PDF