Numerische Schiffshydrodynamik in der Praxis

Abstract

Numerische Schiffshydrodynamik in der Praxis

Numerische Hydrodynamik (CFD) ermöglicht eine hydrodynamische Verbesserung von Schiffsformen, bevor Modellversuche durchgeführt werden. Panel- Verfahren und (zeitgemittelte) Navier-Stokes-Löser sind die wichtigsten CFD-Werkzeuge in der Praxis. Panel-Verfahren berechnen die nichtviskosen Strömung unter Berücksichtigung der Wellenbildung, um das Vorschiff zu optimieren. Navier-Stokes-Löser lösen die Reynoldsgleichungen (RANSE) für viskose Strömungen und werden insbesondere zur Verbesserung der Hinterschiffsform und der Untersuchung von Anhängen eingesetzt. Dabei wird heute noch in der Regel die Wellenbildung nicht berücksichtigt. Oie Ergebnisse sind noch zu ungenau, um verläßliche Prognosen des Widerstands oder der Leistung zu liefern. CFD liefert allerdings bereits heute wertvolle Einsichten in lokale Strömungsphänomene und kann zum Variantenvergleich genutzt werden.

Computational fluid dynamics (CFD) can improve the hydrodynamic design of ships before model tests are performed. Panel methods and (Reynolds-averaged) Navier-Stokes solver are the most important CFO tools for practical applications. Panel methods are used to compute the inviscid free-surface flow to evaluateo the forebody. Navier-Stokes solvers solve the Reynoldsaveraged Navier-Stokes equations (RANSE) for viscous flows. They allow an evaluation of the aftbody and flow analysis of appendages. Most methods still neglect the free surface. The results are not yet accurate enough to predict resistance or power requirements. CFO rather gives insight into flow details and is best used to compare different variants of hull shapes.