HYDROFERT Auswirkungen fertigungstechnisch bedingter Oberflächenimperfektionen auf das hydrodynamische Verhalten ausgewählter Schiffsstrukturen
Dr.-Ing. Uwe Hollenbach, Dr.-Ing. Heinrich Streckwall, Dipl.-Ing. Frank Lumpitzsch, Cand.-Ing. Moritz Braun,
Hamburgische Schiffbau Versuchsanstalt GmbH, Hamburg
Das Projekt umfasst detaillierte experimentelle und numerische Untersuchungen über den Einfluss von Oberflächenimperfektionen auf das hydrodynamische Verhalten von Schiffen. Ausgehend von der klassischen Grenzschichttheorie ist ein numerisches Modell entwickelt worden, mit dem die Strömung entlang der Wand einer ebenen Platte und der laminar-turbulente Übergang berechnet werden kann. Zur Untersuchung der Einflüsse von Oberflächenstörungen im kleinskaligen Bereich sind plattenförmige Versuchskörper modelliert und gebaut worden, die als Träger dieser Störungen (Beulen, Schweißnähte) im Kavitationstunnel vermessen und zum Vergleich mit einem RaNS- und einem LES-Verfahren simuliert wurden. Die Untersuchung in einem größeren Modellmaßstab wurde mittels zylindrischer Probenkörper durchgeführt. Die Modelle wurden in vier verschiedenen Varianten modelliert: mit/ohne Beule und mit/ohne Schweißnaht. Gerechnet wurde RaNS mit Hilfe des hauseigenen CFD-Codes FreSCo. Aufbauend auf den Ergebnissen der Messung und der numerischen Berechnung wurde ein Ansatz zur empirischen Prognose der Widerstandszunahme an Großausführungen infolge Oberflächenimperfektionen entwickelt.
HYDROFERT Impact of production related imperfections in relation to the hydrodynamic performance of selected ship structures
This project deals with detailed experimental and numerical investigations of surface imperfections and their influence on the hydrodynamic performance of ships. Based on the classic boundary layer theory a numerical model has been established for evaluating the laminar-turbulent transition of a simple wall flow. In order to investigate the influences of surface imperfections in small scale, plate test bodies with defects such as buckles and welding seams were modeled. These test bodies were installed in HSVA’s medium cavitation tunnel where PIV measurements were carried out. Additionally they were computed numerically using LES and RaNS. Investigations using a larger model scale have been performed on cylindrical test bodies. A total of four variants of these models were built: With and without areas of buckling and with and without welding seams. Tests with these models have been performed in HSVA’s large cavitation tunnel HYKAT. Numerical simulations have been performed using the in-house RaNS-code FreSCo. Based on the results of the model tests and the numerical simulations an empirical formula for predicting the added resistance for full-scale applications has been derived.
