Skrogoptimering til design og ombygning af skibe

Få hjælp til at forbedre flow omkring skroget, vandtilførsel til propellen og hastighedsbehov

Skrogoptimering med Computational Fluid Dynamics (CFD) er relevant, når der er behov for at ændre flowet omkring skroget, forbedre vandtilførslen til propellen eller reducere bølgedannelse. Det bruges ved design og ombygning af skibe, når skroggeometrien skal tilpasses fartøjets tilsigtede drift.

Driftsbehov

Behovet opstår typisk, når et fartøj skal fungere ved én kondition eller på tværs af flere hastigheder og lastekonditioner. Uden en struktureret optimeringsproces baseret på CFD-beregninger bliver det svært at vurdere ændringer i skrogformen i forhold til driftsprofilen og de grænser, som designet sætter. Skrogoptimering understøtter det videre designarbejde ved at tydeliggøre, hvilke ændringer i skrogformen der skal arbejdes videre med. Servicen er en del af vores ekspertiseområde Maritim og offshoreteknik.

CFD-visualisering, der viser flowmønstre og dynamisk trykfordeling omkring et skrog under skrogoptimering. — Simulering af flowforhold og trykfordeling anvendt til vurdering af skroggeometri og vandtilførsel til propellen under skrogoptimering.

Udfordringer

Når et fartøj skal fungere under flere konditioner, bliver det svært at sammenligne og prioritere ændringer i skrogformen.

Ét designpunkt kan begrænse resultatet

Når optimeringen kun udføres for én kondition eller et snævert hastighedsområde, kan resultatet være mindre relevant for fartøjer, der opererer over en bredere driftsprofil. Det gør det vanskeligere at vurdere, om skrogformen fortsat er egnet uden for det valgte designpunkt.

Flere driftstilstande besværliggør overblik

Fartøjer, der sejler ved forskellige hastigheder og lastekonditioner, kræver et bredere overblik over, hvordan skrogformer klarer sig. I en traditionel optimeringsproces er dette vanskeligt at håndtere, især når designbegrænsninger samtidig skal overholdes gennem hele arbejdet.

Flowændringer påvirker flere forhold samtidig

Ændringer i skroggeometrien påvirker flowet omkring skroget, kølvandsegenskaber, vandtilførsel til propellen og bølgedannelse på samme tid. Hvis disse forhold ikke vurderes samlet, bliver det vanskeligere at identificere, hvilke ændringer der skal arbejdes videre med i designet.

Fordele

Få modstandsberegninger, rangerede skrogformer og flowstudier til arbejdet med at udvikle skrogformen.

Brug validerede modstandsberegninger i designarbejdet

CFD-beregningerne giver en forudsigelse af skrogets vandmodstand med mere end 95 % nøjagtighed og bygger på løbende udvikling og validering mod resultater fra en fysisk slæbetank. Det giver designteamet et realistisk estimat af modstanden til brug ved vurdering af ændringer i skrogformen sammen med trim og flowforhold.

Udvælg skrogformer til den oplyste driftsprofil

Optimering på tværs af udvalgte hastigheder og lastekonditioner understøtter valg af skrogformer, som passer til fartøjets oplyste driftsprofil. Det gør det lettere at fokusere det videre udviklingsarbejde på varianter, der passer til det definerede driftsområde, frem for kun ét designpunkt.

Supplér med detaljerede flowstudier ved behov

Detaljerede flowstudier med RANS-baseret CFD kan supplere optimeringsarbejdet, når en design- eller ombygningsopgave kræver en nærmere undersøgelse af lokale flowforhold. Det giver et mere detaljeret billede af flowet omkring fartøjet som supplement til optimeringsresultaterne.

Lad os hjælpe med skrogoptimering for jeres fartøj

Kontakt os for at drøfte, om manuel iterativ optimering, parametrisk optimering eller detaljerede flowstudier passer til jeres design- eller ombygningsopgave.

Ydelsen omfatter

Skrogoptimering med CFD og CAESES

Servicen omfatter CFD-beregninger udført som en numerisk slæbetankstest, der svarer til et forsøg i en fysisk slæbetank. Beregningerne udføres i modelskala, og fuldskalaresultater udledes ved hjælp af traditionelle skaleringsregler, som om data kom fra slæbetanken. Leverancen omfatter beregningsresultater for modstand, trim og flowkarakteristika.

Servicen kan omfatte manuel, iterativ optimering af skrogformen for et begrænset område af hastigheder og konditioner, for eksempel én kondition og to hastigheder eller omvendt. Arbejdet udføres i gentagne cyklusser, typisk to til fire, afhængigt af opgavens omfang. Leverancen er et sæt vurderede ændringer i skrogformen for de valgte driftstilfælde. Dette omfang er afgrænset til det definerede optimeringsområde.

Servicen kan omfatte parametrisk optimering ved hjælp af CAESES. Værktøjerne bruges til at håndtere ændringer i skrogformen ud fra designparametre defineret af skibsingeniører og til at rangordne et stort antal skrogformer på tværs af konditioner og hastigheder, samtidig med at designbegrænsninger kontrolleres. CFD-beregningerne udføres via interface til StarCCM+. Leverancen er rangerede skrogformer med tilhørende CFD-resultater.

Relaterede services og faciliteter

Alle services

Relateret viden

Alle artikler og cases

Kontakt Jesper Grundsøe for mere information.