Utjecaj trima na ukupni otpor kontejnerskog broda

diplomski rad

• Naslov (engleski): Effect of trim on the total resistance of a container ship
• Autor: Katarina Martić
• Mentor: Nastia Degiuli (mentor)
• Mentor: Ivana Martić (komentor)
• Član povjerenstva: Ivan Ćatipović (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Nastia Degiuli (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Neven Hadžić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2022-07-21, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Brodogradnja; Hidromehanika plovnih i pučinskih objekata

Sažetak

U ovom radu provedene su numeričke simulacije pokusa otpora za 6750-TEU kontejnerski brod u naravi za pet različitih kutova trima primjenom računalne dinamike fluida (RDF). Numeričke simulacije provedene su primjenom komercijalnog programskog paketa
STAR–CCM+ s ciljem određivanja optimalnog trima pri kojem je ukupni otpor broda najmanji. Dan je matematički model nestacionarnog trodimenzijskog viskoznog strujanja fluida sa slobodnom površinom, koji se temelji na Reynoldsovim osrednjenim
Navier–Stokesovim jednadžbama (eng. Reynolds Averaged Navier–Stokes, RANS) i
k–ω SST modelu turbulencije. Za opis slobodne površine primijenjena je metoda udjela fluida u volumenu (eng. Volume of Fluid, VOF). Proveden je postupak verifikacije za gustoću mreže i vremenski korak u svrhu određivanja ukupne nesigurnosti numeričke simulacije. Nadalje, rezultati numeričkih simulacija validirani su s ekstrapoliranim rezultatima modelskih ispitivanja provedenih u Brodarskom institutu. Analizirano je strujanje duž trupa broda, raspodjela tangencijalnih naprezanja po oplakanoj površini, slike valova oko trupa broda te raspodjela hidrodinamičkog tlaka za različite kutove trima. Konačno, dana je preporuka optimalnog trima za projektnu brzinu broda.

Sažetak (engleski)

In this paper, numerical simulations of resistance test for a 6750–TEU container ship in full scale are carried out at five different trim angles using Computational Fluid Dynamics (CFD). Numerical simulations are performed using a commercial software package STAR-CCM+ in order to determine the optimal trim with the lowest value of the total resistance. A mathematical model of unsteady three-dimensional viscous flow with a free surface based on Reynolds Averaged Navier–Stokes (RANS) equations and k–ω SST turbulence model is given. The Volume of Fluid (VOF) method is used to describe the free surface. A verification study is performed for grid density and time step to determine the total numerical uncertainty. Furthermore, the obtained results of the numerical simulations are validated against the extrapolated results of the model tests performed in the Brodarski institute. The flow along the ship hull, shear stress distribution on the wetted surface, wave patterns, and hydrodynamic pressure distribution are analysed for different trim angles. Finally, the recommendation for the optimal trim at the design speed is given.

• Ključne riječi: kontejnerski brod; pokus otpora; trim; računalna dinamika fluida; Reynoldsove osrednjene Navier-Stokesove (RANS) jednadžbe; k–ω SST model turbulencije
• Ključne riječi (engleski): container ship; resistance test; trim; Computational Fluid Dynamics; Reynolds Averaged Navier-Stokes equations; k–ω SST turbulence model
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:977249
• Studijski program: Naziv: Brodogradnja; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka brodogradnje (mag. ing. nav. arch.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup; Datum isteka embarga: 2024-07-21
• Datum i vrijeme pohrane: 2022-07-20 06:40:00