HiOcav

Kavitation an Schiffspropellern erzeugt Druckschwankungen, die sich in Vibrationen und hörbarem Schall bemerkbar machen. Weil die vollständige Vermeidung der Kavitation die Effizienz des Propellers in üblichen Anwendungsfällen beschränkt, ist eine bessere Kenntnis der Mechanismen hinter der Dynamik Propeller-erregter Druckschwankungen auf Grund von Kavitation notwendig. Die Druckschwankungen treten in verschiedenen Frequenzen, die in vielfachen der Blattfrequenz betrachtet werden, auf. Die dominanten Frequenzen variieren je nach Ursache, von der ersten Ordnung durch den Verdrängungseffekt und der Schichtkavitation bis hin zu höheren Ordnungen aufgrund von Spitzenwirbelkavitation. Aus Experimenten ist bekannt, dass die Schicht- und die Spitzenwirbelkavitationen häufig interagieren.

Im Verbundprojekt mit dem Titel “Verbesserte Prognose der durch die Wechselwirkung zwischen Schicht- und Spitzenwirbelkavitation bedingten Druckschwankungen höherer Ordnung” (kurz HiOcav) werden in einer interdisziplinären Kooperation zwischen universitären und industriellen Projektpartnern neue Erkenntnisse gewonnen, die auch in der Entwicklung und Auslegung von Propellern Anwendung finden können.

Im Vorhaben werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt und die zugehörige Messtechnik weiterentwickelt. Zusammen mit numerischen Untersuchungen von Strömungsdetails soll das phänomenologische Verständnis der Interaktion der Schicht- und Spitzenwirbelkavitationen verbessert werden. Die Erkenntnisse sollen in Entwicklung effizienter, numerischer Prognoseverfahren einfließen.

Das Projekt wird im Rahmenprogramm “Maritime Technologien der nächsten Generation” des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

© E. A. Weitendorf

Teilvorhaben HiOsim

Das Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie erforscht im Teilvorhaben "Numerische Simulation der Kavitationsvorgänge an der Propellerblattspitze im Hinblick auf Druckschwankungen höherer Ordnung" (kurz HiOsim) Strömungsdetails und die Entwicklung numerischer Prognoseverfahren. Unter anderem werden weitere Details der Strömung aus RANS-Simulationen gewonnen, die in Experimenten nicht messbar sind. Mit einem neuen, numerischen Modell für die Dynamik der Spitzenwirbelkavitation und der Kopplung mit einem verbesserten Schichtkavitationsmodell des Potentiallösers panMARE wird ein fortschrittliches Werkzeug für die Prognose der auftretenden Kavitation entwickelt. Die Weiterentwicklung des Schichtkavitationsmodells und die Integration des neuen Modells für Spitzenwirbelkavitation mitsamt der Kopplung in panMARE sollen die Prognose der Druckschwankungen höherer Ordnung verbessern.

Projektpartner

Institut für Nachrichtentechnik und Lehrstuhl für Optoelektronik und Photonische Systeme des Instituts für Allgemeine Elektrotechnik der Universität Rostock, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie der Technischen Universität Hamburg, Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam, FORTecH Software GmbH, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH, Otto Piening GmbH und Mecklenburger Metallguss GmbH.

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