Numerische Berechnung des Schiffswellenwiderstandes

Abstract

Numerische Berechnung des Schiffswellenwiderstandes

Die stationäre Potentialströmung um einen Körper, der sich an oder in der Nähe einer freien Wasseroberfläche mit konstanter Geschwindigkeit relativ zur ungestörten Flüssigkeit bewegt, wird häufig durch Überlagerung von Quellpotentialen berechnet, die sowohl die Laplacegleichung als auch eine linearisierte Randbedingung (Kelvinbedingung) an der freien Wasseroberfläche und die Bedingung abklingender Störung weit unter der Oberfläche erfüllen. Mit einer solchen Methode berechnete Strömungen liefern leider in praktisch interessierenden Fällen häufig keine akzeptablen Resultate für den Wellenwiderstand und die Wellenerhebung um das Schiff. Man führt dies im allgemeinen auf die Verwendung der linearisierten Randbedingung an der freien Wasseroberfläche zurück. Diese Methoden lassen sich wegen der Anwendung des Überlagerungsprinzips kaum auf die Erfüllung der nichtlinearen Oberflächenbedingung erweitern. Deshalb versuchen wir, das Problem unter Verwendung von einfachen Rankineschen Flächensingularitäten zu lösen. Die lediglich die Laplacegleichung und eine Abklingbedingung erfüllen. Dann muß man aber nicht nur die Körperrandbedingung, sondern auch die Randbedingungen an der freien Wasseroberfläche numerisch erfüllen, indem man Quellen im Körper und über einem Teil der freien Wasseroberfläche anordnet. Die dazu am Institut für Schiffbau entwickelte Methode wurde von uns grundlegend überarbeitet und weiterentwickelt. Sie benutzt eine Oberflächenbedingung, die die Abweichung von der Doppelkörperströmung linearisiert. Die zugehörigen Programme sind gesondert in einer IfS-Schrift dokumentiert.