Анализ полного сопротивления корпуса судна на различных скоростях хода (Кирилл Овчинников, ISPRASOPEN-2019)

Короткая ссылка: 20191206BG

Докладчик: Кирилл Овчинников

The paper shows method for analyzing total resistance of ship which calculated on Froude numbers from 0.14 to 0.41. To this method the hull surface divides into its component surfaces to the ship length. This approach allows to calculate the distribution of resistance forces along the ship length. Based on this data hull zones for correcting can be selected, and a better comparison of several hull can be made. First of all mathematical scheme of total resistance calculating develops and validates in the OpenFOAM software. The standard solver interDyMFoam and DTMB 5415 hull data uses. Three grids uses for mesh convergence. To implement the proposed method the DTMB 5415 hull divides into 22 surfaces along the length. According to the results of numerical simulations the curves of distribution of resistance force along the hull length for the different ship speeds obtain. Due to analysis of curves two versions of hull develops based on DTMB 5415 hull: without bulb and with streamlined bulb. Both hulls have lower resistance at all speeds compared to the DTMB 5415 base hull. Due to analysis of resistance force distribution curves of new hulls distributed resistance force on middle and stern parts of hull does not depend on ship speed and stem part lines. Stem part of hull has the most important influence on total resistance.

Предложен метод для анализа полного сопротивления движению судна на скоростях хода, соответствующих числу Фруда по длине от 0,14 до 0,41. Основная идея метода состоит в разделении корпуса судна на составляющие поверхности. Данный подход позволяет рассчитать распределение силы сопротивления по длине судна. На основании полученных данных могут быть выбраны зоны для корректировки обводов, а также может быть выполнено более качественное сравнение нескольких вариантов корпуса. Перед примером применения предложенного метода были выполнены постановка задачи расчета сопротивления в программном комплексе OpenFOAM, валидация расчетной схемы и проверка сеточной сходимости. Для выполнения расчетов использовались стандартный решатель interDyMFoam и модель корпуса DTMB 5415. Для реализации предложенного метода корпус DTMB 5415 был разделен на 22 поверхности по длине судна. По результатам расчетов были получены кривые распределения силы сопротивления по длине корпуса для рассматриваемых скоростей хода. По результатам анализа кривых были разработаны два варианта обводов носовой оконечности корпуса DTMB 5415: без бульба и с обтекаемым бульбом. Оба варианта обводов обладают меньшим сопротивлением на всех скоростях хода по сравнению с базовым корпусом DTMB 5415. По результатам анализа кривых распределения силы сопротивления трех корпусов получено, что в районе средней и кормовой частей корпуса (~3/4 длины судна) распределенная сила сопротивления практически не зависит от скорости хода и обводов носовой оконечности. Носовая оконечность при этом играет первостепенную роль в формировании значении полного сопротивления корпуса.