Como parte do programa contínuo de investigação das ferramentas de Dinâmica de Fluidos Computadorizada (DFC) e sua contribuição para acelerar o processo dos projetos, ao mesmo tempo reduzindo custos, a Damen implementou um projeto denominado ‘E o Vento Levou' (Gone with the Wind - GWTW). Trata-se de um estudo das forças aerodinâmicas específicas que atuam sobre as embarcações acima da linha de água, em uma análise separada no que diz respeito aos estudos de CFD que se concentram nas interações que ocorrem abaixo da linha de água.
A busca por novas ferramentas para avaliar a estabilidade transversal
O problema que está sendo enfrentado aqui é atender aos requisitos da norma IMO 749.18, que trata dos critérios relativos a ventos fortes e o consequente adernamento. O objetivo é assegurar que as embarcações mantenham uma estabilidade transversal suficiente para resistir ao adernamento em excesso causado por ventos laterais. Em geral, devido a fatores imutáveis, as normas propostas pelas sociedades classificadoras cometem um erro por precaução, de forma a cobrir o espectro completo de projetos de embarcações; entretanto, isto resulta em uma dificuldade para que embarcações mais longas e estreitas compram os requisitos empíricos dessas normas. Só é possível cumpri-las por meio de experimentos dispendiosos e extensivos, o que gera um impacto direto no tempo necessário e no custo para se obter a certificação de embarcações como os barcos de transferência de tripulação Fast Crew Suppliers (FCS) monocasco da Damen e suas variantes.
Desenvolvimento de uma nova metodologia
Tradicionalmente, cumprir as normas das sociedades classificadoras, que exigem que embarcações desse tipo atendam às disposições da norma 749.18, requer a coleta de dados de avaliações físicas, utilizando modelos em escala em tanques de provas e túneis de vento. Entretanto, a DFC tem o potencial de substituir esse método, combinando a matemática aplicada, a física e softwares de computador para visualizar em um ambiente 3D simulado como essas embarcações se comportarão em um amplo espectro de condições climáticas, variações de ventos e ondas. O objetivo do projeto GWTW é desenvolver a metodologia DFC para substituir as avaliações físicas para embarcações como a linha FCS e demonstrar que a ferramenta é capaz de comprovar a conformidade às normas das sociedades classificadoras. Ao mesmo tempo, para a Damen e seus clientes, um resultado ideal deve assegurar a economia de tempo e custos, e a metodologia deve, portanto, minimizar os custos de computação e o prazo de entrega.
Físico vs. Virtual
O GWTW compreende dois elementos principais. A Damen está desenvolvendo uma metodologia de DFC em parceria com a empresa especializada em DFC, Numeca International, ao mesmo tempo conduzindo os testes físicos necessários para conferir e validar os cálculos de DFC. Os testes relativos à parte do estudo que trata de aerodinâmica têm sido realizados na Universidade de Southampton, no Reino Unido, utilizando um modelo em escala 1:18 do FCS 3307 da Damen. O modelo foi avaliado em a túneis de vento utilizando diversos ângulos de ataque e adornamento, bem como contêineres em escala no convés traseiro e fora dele. Ao mesmo tempo, na Holanda, o software de computador foi configurado para reproduzir a estrutura interna e as condições nos túneis de vento de Southampton, a um alto grau de precisão. Simulações utilizando o FCS 3307 foram então executadas utilizando dois modelos matemáticos de DFC separados: O URANS e o DES (clique aqui para obter mais informações – ver página 3) para determinar sua eficácia e compará-los às constatações do programa de testes em túneis de vento.
Resultados até o momento
Em resumo, o modelo DFC reproduziu os experimentos em túneis de vento e o aparato dos túneis com alto grau de precisão, em todo o intervalo de condições simuladas, e produziram uma boa correlação para as forças e momentos em diversos ângulos de adornamento e direção diferentes. O trabalho está em andamento no momento, para adaptar essa metodologia a previsões em escala natural, prevendo-se apenas algumas mudanças de menor importância.
Ao mesmo tempo, atividades paralelas está em andamento para validar a parte do estudo DFC que trata da hidrodinâmica, que completará a demonstração de como as embarcações desse tipo adquirem a estabilidade transversal necessária para resistir ao adernamento em excesso em caso de vento lateral forte, atendendo assim aos requisitos normativos.
O objetivo final do projeto será a apresentação de um procedimento de avaliação inteiramente virtualizada às sociedades classificadoras, para obter a respectiva anuência para fins de conformidade.
Para ler a dissertação científica detalhando a metodologia e os resultados, clique aqui.
