Numeričko određivanje nominalnog sustrujanja broda za rasuti teret

undergraduate thesis

• Title (english): Numerical assessment of nominal wake for a bulk carrier
• Author: Petar Gluščić
• Mentor: Nastia Degiuli (mentor)
• Mentor: Andrea Farkas (komentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2022-03-04, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Shipbuilding; Hydromechanics of Floating and Maritime Structures

Abstract

U ovom radu provedene su numeričke simulacije pokusa otpora modela broda Japan Bulk Carrier (JBC) primjenom računalne dinamike fluida (RDF) u svrhu određivanja nominalnog sustrujanja, odnosno koeficijenta nominalnog sustrujanja. Numeričke simulacije provedene su primjenom komercijalnog programskog paketa STAR-CCM+. Izvršene su tri grupe numeričkih simulacija: numeričke simulacije s modelom broda sa slobodnom površinom, numeričke simulacije s udvojenim modelom (eng. double body) bez slobodne površine te numeričke simulacije s udvojenim modelom bez slobodne površine s profinjenom geometrijskom mrežom u području gdje će biti smješten brodski vijak. Svaka grupa numeričkih simulacija sastoji se od tri simulacije različitih gustoća mreža s k-ω SST modelom turbulencije te simulacije uz primjenu fine mreže i k-ε modela turbulencije. Za prvu grupu simulacija primijenjen je model nestacionarnog trodimenzijskog viskoznog strujanja, dok je za drugu i treću grupu primijenjen stacionarni model trodimenzijskog viskoznog strujanja. Unutar numeričkih simulacija sa slobodnom površinom primijenjena je metoda udjela fluida u volumenu (eng. Volume of Fluid-VOF) za praćenje i lociranje slobodne površine. Numeričko određivanje nominalnog sustrujanja provedeno je pri jednom Froudeovom broju. Izvršena je verifikacija numeričkih rezultata te je izračunata numerička nesigurnost pri određivanju nominalnog sustrujanja primjenom metode indeksa konvergencije mreže (eng. Grid Convergence Index method-GCI). Dobiveni numerički rezultati uspoređeni su s eksperimentalnim podacima dostupnim u literaturi. Pokazano je kako računalna dinamika fluida daje zadovoljavajuće rezultate te stoga može biti vrlo koristan alat za određivanje nominalnog sustrujanja.

Abstract (english)

In this study, numerical simulations of the resistance test for the Japan Bulk Carrier (JBC) model are performed using Computational Fluid Dynamics (CFD) for the assessment of the nominal wake, i.e. the nominal wake fraction. Numerical simulations are performed using the commercial software package STAR-CCM+. Three groups of numerical simulations are carried out: numerical simulations with a ship model with free surface, numerical simulations with a double body model without free surface, and numerical simulations with a double body model without free surface with the refined mesh in the area where a propeller will be placed. Each group of numerical simulations is consisted of three simulations with different mesh densities and k-ω SST turbulence model, and one simulation with the fine mesh and k-ε turbulence model. For the first group of simulations, the model based on unsteady three-dimensional viscous flow is used, while for the remaining ones, the model based on steady three-dimensional viscous flow is used. Within numerical simulations with free surface, the Volume of Fluid (VOF) method is applied for tracking and locating free surface. The numerical assessment of the nominal wake is performed at one Froude number. The obtained numerical results are verified and the numerical uncertainty in the prediction of nominal wake is calculated using the Grid Convergence Index (GCI) method. The obtained numerical results are compared with the experimental data available in the literature. It is shown that CFD can provide satisfactory results and that it can be a valuable tool in the assessment of nominal wake.

• Keywords: računalna dinamika fluida; STAR-CCM+; k-ω SST model turbulencije; k-ε model turbulencije; metoda udjela fluida u volumenu; nominalno sustrujanje
• Keywords (english): Computational Fluid Dynamics; STAR-CCM+; k-ω SST turbulence model; k-ε turbulence model; Volume of Fluid method; nominal wake
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:542700
• Study programme: Title: Naval Architecture; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka brodogradnje (sveučilišni prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka brodogradnje)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2022-03-01 11:12:00