Maritim- og offshore-teknik
Maritim- og offshore-teknik
Analysér fartøjers og offshoreanlægs adfærd for at sikre compliant, pålidelig og effektiv drift.
Analysér fartøjers og offshoreanlægs adfærd for at sikre compliant, pålidelig og effektiv drift.
Ved at forudsige hydrodynamisk og aerodynamisk adfærd før fysiske forsøg understøtter maritime CFD-analyser skibets ydeevne, optimering af skibsdesign og specialiserede tekniske undersøgelser gennem hele designprocessen.
CFD anvender numeriske metoder til at simulere strømning under definerede driftsforhold. Digitale modeller gør det muligt at forudsige, hvordan vand, luft og bølger påvirker et skib, og giver indsigt i komplekse strømningsfænomener, som ofte er vanskelige eller omkostningstunge at undersøge udelukkende ved hjælp af målinger.
Simuleringerne giver typisk information om:
• Modstand og effektbehov
• Trykfordeling
• Kølvandsstrømning
• Bølgedannelse
• Strømning omkring propellen
• Manøvre- og søegenskaber
• Kavitation og støj
• Trim
CFD-resultater hjælper ingeniører med at forstå skibets adfærd og vurdere effekten af designændringer, før der gennemføres modelforsøg eller fuldskalaforsøg.
Inden for marinteknik beskriver skibets ydeevne, hvor effektivt et skib bevæger sig gennem vandet. Det omfatter blandt andet modstand, propulsionseffektivitet, trim og energiforbrug, som alle har betydning for den samlede drift og energieffektivitet.
CFD gør det muligt at visualisere samspillet mellem skrog, propel og den omgivende strømning og dermed afdække, hvordan ændringer i skroggeometri, driftsforhold eller last påvirker skibets ydeevne.
Det giver et solidt grundlag for at vurdere forbedringer i ydeevnen i både nybygnings- og retrofitprojekter.
Optimering af skibsdesign handler om at afveje flere hydrodynamiske forhold frem for blot at forbedre én enkelt parameter. Ændringer af skrog, skibsappendager eller fremdrivningssystem påvirker ofte skibets samlede egenskaber.
CFD gør det muligt at evaluere skrogformer, bulbstævne, appendager og fremdrivningskoncepter under ensartede driftsforhold. CFD-baseret skrogoptimering er særligt velegnet til numeriske analyser, fordi mange designalternativer kan vurderes effektivt, før der gennemføres modelforsøg.
Moderne maritim CFD anvender ofte Reynolds-Averaged Navier–Stokes-simuleringer (RANS) til at forudsige samspillet mellem skrog, propel og kølvand under realistiske driftsforhold.
I modsætning til beregninger af modstand alene gør RANS-CFD det muligt at gennemføre self-propulsion-analyser, hvor hele fremdrivningssystemet vurderes, herunder kølvandsfordeling, propelbelastning og propulsionseffektivitet.
CFD gør det også muligt at gennemføre virtuelle prøvesejladser, hvor sammenhængen mellem hastighed og effektforbrug samt skibets trim og fremdrivningsydelse kan vurderes digitalt under udvikling af nye skibe eller i forbindelse med retrofitprojekter.
Ud over analyser af skibets ydeevne og optimering af skibsdesign understøtter CFD en lang række specialiserede analyser inden for maritim og offshoreteknik.
Analyse af planende fartøjer
For højhastighedsfartøjer kan CFD anvendes til at analysere ydeevnen af planende skrogformer, herunder dynamisk løft, trim og modstand ved forskellige hastigheder og lastforhold. Disse simuleringer understøtter både designudvikling og performancevurdering.
Bølgelaster på skibe og offshorekonstruktioner
CFD anvendes til at undersøge samspillet mellem bølger og flydende eller faste konstruktioner. Simuleringerne kan forudsige bølgeinducerede laster, skibsbevægelser, lokale trykfordelinger og green water-påvirkninger og giver værdifuld indsigt for skibe og offshoreinstallationer, der opererer under krævende forhold.
Analyse af Bubble Sweep Down
CFD kan også anvendes til at forudsige Bubble Sweep Down (BSD), hvor luftbobler, der dannes omkring stævnen, transporteres under skroget som følge af bølger og skibets bevægelser. Ved at følge boblernes bevægelse kan ingeniører vurdere, om sonarer eller andet undervandsakustisk udstyr kan blive påvirket. Det understøtter designet af forskningsfartøjer, flådefartøjer og andre specialfartøjer.
Aerodynamiske simuleringer
Maritim CFD omfatter også aerodynamiske analyser af vindlaster på skibe og offshorekonstruktioner, luftstrømning omkring skibets overbygning, forhold for helikopteroperationer, spredning af udstødningsgasser og ventilationsforhold. Tilsvarende metoder anvendes inden for bygge- og anlægsteknik til at vurdere vindpåvirkninger på bygninger, broer og andre store konstruktioner.
CFD understøtter evaluering af skrogændringer, forbedringer af fremdrivningssystemer, trimoptimering og retrofitløsninger med fokus på at forbedre skibets energieffektivitet. De hydrodynamiske data kan også indgå i tekniske vurderinger relateret til regulatoriske initiativer som IMO's Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI).
CFD og fysiske modelforsøg supplerer hinanden gennem hele udviklingsprocessen. Numeriske simuleringer giver en effektiv metode til at undersøge koncepter og sammenligne alternativer, mens modelforsøg kan anvendes, når der er behov for eksperimentel verifikation eller yderligere hydrodynamiske undersøgelser. Tilsammen giver de en dybdegående forståelse af skibets ydeevne og understøtter udviklingen af pålidelige tekniske løsninger.
CFD understøtter anvendelser lige fra analyser af skibets ydeevne og optimering af skibsdesign til self-propulsion, virtuelle prøvesejladser, vurdering af bølgelaster og aerodynamiske analyser.
Uanset om målet er at optimere et nyt skib, evaluere en retrofitløsning eller undersøge en specialiseret teknisk udfordring, giver CFD værdifuld indsigt gennem hele design- og udviklingsprocessen.
Kontakt Jakob Sommer Holst for mere information.