Miércoles, 20 de Septiembre de 2017
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Hidrodinámica Numérica

CFD (Computational Fluid Dynamics)

O CEHIPAR dispoñe de ferramentas para a simulación matemática con axuda de ordenador, con técnicas de CFD (Computational Fluid Dynamics), adaptadas para a optimización dos proxectos de carenas e propulsores, previo á realización de ensaios co modelo.

Para a modificación das formas das carenas se dispoñe de ferramentas para o cálculo do fluxo arredor da carena a distintas velocidades. É posible realizar cálculos de fluxo potencial con superficie ceibe, de capa límite e con fluxo viscoso, se ben este derradeiro cálculo está limitado únicamente á metade de popa do buque.

Para o deseño de propulsores se dispoñe de programaes capaces de calcular por teoría de circulación o comportamento dunha hélice, aportando como resultados as forzas estacionarias e non estacionarias, seu forma de cavitación, os armónicos xerados e incluso as fluctuaciones de presión inducidas na bovedilla polo funcionamiento da hélice.

Características

Carenas

Para o estudio e modificación das formas das carenas se utilizan dos programaes comerciales, SHIPFLOW da empresa sueca Flowtech International E RAPID de MARIN en Wageningen (Holanda), xunto cunha gran cantidade de programaes auxiliares desarrollados polo CEHIPAR que permiten enlarafuzar estos programaes cos sistemaes de CAD/CAM existentes no centro.

O programa SHIPFLOW permite a realización de cálculos potenciales lineales e non lineales por un método de paneis, cálculos de capa límite e cálculos de fluxo viscoso por un método K-E en metade de popa do buque. Incluye, entre outros, cálculos potenciales con superficies de sustentación, simulación de hélice activa e cálculos en augas pouco profundas.

O programa RAPID permite a realización de cálculos potenciales non lineales, incluyendo superficies sustentadoras.

Os principales resultados que se poden obter cos programaes de cálculo de carenas son:

  • Campos de presiones e velocidades sobre a carena e na superficie do auga.
  • Distribución da onda sobre a superficie ceibe, nos cálculos potenciales.
  • Perfil da onda xerada polo buque, nos cálculos potenciales.
  • Liñas de corrente.
  • Liñas límite de corrente.
  • Distribución do coeficiente de fricción.
  • Espesor de capa límite.
  • Forzas de sustentación en superficies sustentadoras, nos cálculos potenciales.
Imagen del cálculo de la distribución de presiones sobre el casco Imagen del cálculo del sistema de olas generadas por el buque

Propulsores

Para o análise do comportamento da hélice se utiliza tanto o método da superficie de sustentación non estacionaria en seu modalidade VLM como o método de paneis perfeccionando a descripción da cavitación tipo lámina, o alineamiento da estela da hélice e introduciendo correcciones por viscosidade, por torbellino de punta de pa. Se pode calcular a interacción da hélice coa carena utilizando un método de paneis de baixo orde e o método das imágenes.

A validación parcial dos resultados, comparando con ensaios de modelos, demuestra unha abondo precisión da predicción, na maioría dos casos prácticos. Se recomienda o uso de estos programaes durante a fase inicial do proxecto do barco para mellorar súas prestaciones de forma cualitativa.

Os principales resultados que se poden obter cos programaes de cálculo de propulsores son:

  • Curvas características da hélice e rendemento en varios regímenes de funcionamiento en augas ceibes.
  • Empuxe, potencia e rendemento da hélice funcionando detrás da carena para un réxime de funcionamiento especificado.
  • As 6 compoñentes dos esforzos e momentos vibratorios sobre cada pa e o eixe.
  • A forma de cavitación lámina en distintas posiciones angulares das pas.
  • Os armónicos de troco de volume das cavidades.
  • A distribución de presión na superficie das pas.
  • As amplitudes das presiones pulsatorias sobre a bovedilla.
  • A distribución da estela efectiva.
Panelización de la popa para los programas de CFD de propulsores Salidas de CFD de propulsores

Resultados

Os resultados que se obteñen cos diferentes programaes se poden presentar gráfica ou numéricamente.

  • Análisis Exprés-sin traducir- 1
  • Mais de 80 anos do CEHIPAR 1
  • Portal de Tecnología e Innovación del Ministerio de Defensa-sin traducir- 1
  • Publicaciones do CEHIPAR Jueves, 22 de Septiembre de 2005

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