В рамках своей текущей программы по изучению инструментов вычислительной гидродинамики (CFD) и вклада, который они могут внести в ускорение процесса проектирования, в то же время сокращая затраты, Damen проводит проект, обозначенный «Унесенные ветром» (GWTW). Это особенно касается аэродинамических сил, которые воздействуют на суда над ватерлинией, в качестве отдельного анализа этих исследований CFD, которые фокусируются на взаимодействиях, которые происходят ниже ватерлинии.
Поиск новых инструментов для оценки поперечной устойчивости
Задача, решаемая здесь, заключается в выполнении требований правила IMO 749.18, в котором рассматриваются критерии, касающиеся сильного ветра и результирующей качки. Ее цель - обеспечить достаточную трансверсальную устойчивость судов, чтобы противостоять чрезмерной качке при сильном боковом ветре. По необходимости регулирование, обычно предлагаемое классификационными обществами, ошибается со стороны осторожности, так что оно охватывает весь спектр конструкций судов, однако в результате это затруднительно для длинных, узких судов удовлетворять эмпирические требования регулирования. Это может быть достигнуто только благодаря дорогостоящим и обширным экспериментам, и поэтому это оказывает непосредственное влияние как на время, так и на затраты на получение сертификации для таких судов, как однокорпусные быстроходные суда для доставки экипажа Damen (FCS) и их варианты.
Разработка новой методологии
Традиционно, удовлетворяя классификационные общества, чтобы суда такого типа соответствовали требованиям правила 749.18, требовались данные, собранные из физических оценок с использованием масштабных моделей в испытательных бассейнах и аэродинамических трубах. Однако CFD может заменить это, объединив прикладную математику, физику и вычислительное программное обеспечение, чтобы визуализировать в моделируемой 3D-среде, как суда будут вести себя в широком диапазоне ветровых и волновых условий. Цель проекта GWTW - разработать методологию CFD для замены физических оценок для судов, таких как диапазон судов FCS, и показать, что этот инструмент способен продемонстрировать соответствие требованиям классификационных обществ. В то же время для Damen и ее клиентов успешный результат должен обеспечивать как экономию времени, так и затраты, поэтому методология также должна минимизировать затраты на вычисление и время обработки.
Физическое против виртуального
GWTW состоит из двух основных элементов. Damen разрабатывает методологию CFD в партнерстве с поставщиком кода CFD Numeca International и в то же время проводит физические тесты, которые необходимы для подтверждения и проверки расчетов CFD. Тесты, связанные с аэродинамической частью исследования, проходили в Университете Саутгемптона в Великобритании, используя модель масштаба 1:18 для быстроходного судна для доставки экипажа 3307 Damen. Модель была протестирована в аэродинамической трубе с использованием различных углов поворота и наклона, а также с масштабированными контейнерами как на задней палубе, так и вне ее. Тем временем в Нидерландах вычислительное программное обеспечение было сконфигурировано так, чтобы воспроизводить внутреннюю структуру и условия в аэродинамической трубе Саутгемптона с высокой степенью точности. Моделирование с использованием FCS 3307 затем выполнялось с использованием двух отдельных математических моделей CFD; URANS и DES (нажмите здесь для получения дополнительной информации - см. стр. 3), чтобы определить их эффективность и сравнить их с результатами программы тестирования аэродинамической трубы.
Достигнутые результаты
Таким образом, модель CFD воспроизводила эксперимент аэродинамической трубы и туннельный аппарат с высокой степенью точности в различных условиях моделирования и достигла хорошей корреляции сил и моментов при различных углах крена и дифферента. В настоящее время ведется работа по адаптации этой методологии к полномасштабному прогнозированию с ожидаемыми незначительными изменениями.
Между тем в настоящее время проводятся параллельные мероприятия для проведения проверки гидродинамической части исследования, которая завершит демонстрацию того, как суда такого типа достигают поперечной остойчивости, необходимой для сопротивления чрезмерной качке при сильном боковом ветре, и поэтому удовлетворяют требованиям регулирования.
Конечной целью проекта будет предоставление полностью виртуализированной процедуры оценки в классификационные общества, с тем, что это обычно принято в целях соблюдения.
Чтобы просмотреть опубликованный научный документ, в котором подробно описываются как методология, так и результаты, нажмите здесь.
