Hybride RANS-LES Methode zur Modellierung der Strömung im Schiffsheckbereich
Dr.-Ing. Andrey Taranov, Dr. rer. nat. Evgeny Shchukin, Prof. Dr.-Ing. Nikolai Kornev, Universität Rostock
Der Vortrag präsentiert die Ergebnisse der Entwicklung hybrider URANS-LES Methoden zur Modellierung der Strömungen im Schiffsheckbereich eines KVLCC2-Tankers. Als CFD-Solver wird die kostenfreie Software OpenFOAM® benutzt. Verschiedene hybride Methoden wurden in OpenFOAM® implementiert und getestet. Diese Entwicklungen gehören zu den Methoden mit automatischer Erkennung von LES und URANSE Gebieten in Abhängigkeit von lokalen Turbulenzgrößen.Die Umströmung der KVLCC2-Tanker wird mit Hilfe von 2 hybriden Methoden und mit Hilfe von modernen numerischen Verfahren wie DES und SAS durchgeführt. Die numerischen Ergebnisse für das mittlere Geschwindigkeitsfeld und für das Feld der turbulenten kinetischen Energie werden mit Messungen von KRISO verglichen. Die Spektren für die Fluktuationen der Geschwindigkeit wurden analysiert. Es wurde gezeigt, dass die Fluktuationen der Geschwindigkeit hinter dem Rumpf des Tankers groß sind und man die in Abschätzungen der Vibration und Kavitation berücksichtigen soll.
Hybrid RANS-LES methods for flow simulation in ship stern area
The lecture presents the results of the application of a new hybrid URANS-LES method in the open-source software OpenFOAM® for the investigations of the ship wake behind the tanker KVLCC2. Various hybrid methods based on combinations of Dynamic Smagorinsky LES-model (DSM) with k-e-v2-f and k-omega RANS models have been implemented in OpenFOAM®. The switching between URANS and LES models is performed automatically without introduction of any explicit interface. The procedure is based on the analysis of the ratio between the turbulence scale and the cell size of the mesh. Additionally to RANS and LES flow simulations using SAS and DES methods have been carried out. Ship resistance, fields of the axial velocity and turbulent kinetic energy in the propeller plane are calculated and compared with measurements. Much attention is paid to the analysis of the unsteady velocities, their PDF distributions and spectra. The results of the present study point out that the unsteadiness in the wake behind full ships can be very large and should be taken into account when propulsion and unsteady loadings are determined.
