CFD in ondiep water

Door haar betrokkenheid bij internationale organisaties zoals de ITTC en de NATO AVT werkgroepen, houdt het Waterbouwkundig Laboratorium een actieve interesse in the ontwikkelingen binnen de Computational Fluid Computed wave elevation for ship-bank interactionDynamics (CFD) wereld. Dit boeiende onderzoeksdomein maakt het mogelijk om specifieke hydrodynamics problemen te bestuderen die experimenteel moeilijk of zeer duur zijn. Daarenboven kan - door relatief korte rekentijden – CFD gebruik worden als een praktische en kosten-effectief alternatief voor eenmalig experimenteel onderzoek. Door de dalende kosten van rekenfaciliteiten en algorithmische verbeteringen, wordt het mogelijk om steeds gecompliceerdere configuraties door te rekenen met CFD.

Niettemin vormen ondiep water condities en beperkte omgevingen (zoals kanalen en havens) nog steeds een uitdaging. De interactie met de bodem of wanden leidt tot een zeer complexe stroming, wat gevolgen heeft voor de verfijning van het grid in kritische gebieden en dus langere rekentijden.

Om tot dit onderzoek bij te dragen gebruikt het Waterbouwkundig Laboratorium de CFD software FINE™/Marine ontwikkeld door NUMECA. De turbulente lucht-water stroming rond een schip worden doorgerekend met de Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) vergelijkingen. Visualisation of separation originating near the bow for a ship with a 30 degree drift angleAanvankelijk lag de focus van het onderzoek op het narekenen van experimenteel onderzoek uitgevoerd in de sleeptank van het Waterbouwkundig Laboratorium, zoals oevereffecten en schip-schip interactie. Figuur 1 toont een overzicht van de berekende waterhoogte in een sectie van de sleeptank waarbij het schip dicht langs de kade vaart. In figuur 2 wordt de experimentele waterhoogte vergeleken met de CFD resultaten. Verder wordt het gedrag van schepen in ondiep water bij grote drift hoeken onderzocht. De laatste figuur toont de massa fractie op de romp en stroomlijnen om de massieve loslating te visualiseren die onstaat bij de boeg in deze conditie.