Ausgangssituation

Schiffsbewegungen werden heutzutage hauptsächlich mit Hilfe von numerischen Verfahren basierend auf der Potentialtheorie simuliert. Die Voraussetzungen für die Anwendbarkeit der Potentialtheorie für die Strömungsvorhersage sind jedoch in vielen Fällen nicht gegeben, wie beispielsweise bei Wellen mit großer Amplitude, brechenden Wellen oder Stoßbelastungen (slamming). Eine genauere Vorhersage der Strömungsvorgänge und der dadurch hervorgerufenen Lasten für die Schiffe kann nur durch das numerische Lösen der Navier-Stokes-Gleichungen gegeben werden.

Vorgehensweise

Die Berechung der Strömung um den schwimmenden Körper erfolgt mit Hilfe des Programmsystems Comet. Das zugrunde liegende Verfahren basiert auf der Finite-Volumen-Methode zur iterativen Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen. Es wird die Wasser- als auch die Luftströmung berechnet, die Bestimmung der freien Oberfläche erfolgt durch eine weitere Transportgleichung (Volume-of-Fluid-Verfahren). Im Rahmen des Projektes wurde eine ebenfalls implizite Methode zur Lösung der Bewegungsgleichungen an den Strömungslöser gekoppelt. Damit kann die Kopplung zwischen Strömung und bewegenden Körper berücksichtigt werden. Weiterhin werden überlappende Gitter verwendet, um bei der Bewegung des Körpers keine Veränderung an der Gittergeometrie vornehmen zu müssen.

Ausblick

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur gekoppelten Berechung viskoser, turbulenter Strömung mit freier Oberfläche und strömungsbedingter Bewegung schimmender Körper. Es sollen Belastungen in extremen Situationen prognostiziert werden (hohe Wellen, Stoßbelastungen) sowie gefährliche Betriebszustände (Kentern).

Finanzierung

Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

Personal

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Matthias Klemt
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. G. Jensen

Stand: März 2002

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