Πειραματική και αριθμητική διερεύνηση αντίστασης πλοίων τύπου SEMI-SWATH

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική μελετήθηκε αριθμητικά και πειραματικά η ολική αντίσταση σε ήρεμο νερό και οι επιμέρους συνιστώσες της για δύο τυπικά σύγχρονα επιβατηγά RoRo δίγαστρα (semi-SWATH) σκάφη, σχέδια των οποίων φαίνονται στη συνέχεια. Και τα δύο έχουν ολικό μήκος 70m. Αρχικά πραγματοποιήσαμε πειραματικές μετρήσεις στη δεξαμενή του τμήματος Υδροδυναμικής με πρότυπα σκάφη υπό κλίμακα (1/17.5). Τα πειράματα αυτά περιελάμβαναν μετρήσεις των μεγεθών της ολικής αντίστασης Rt, της δυναμικής ανύψωσης κέντρου βάρους (CG Rise) και της δυναμικής διαγωγής (dynamic trim). Στη συνέχεια έγιναν αριθμητικοί υπολογισμοί του συντελεστή αντίστασης κυματισμού, καθώς επίσης και των μεγεθών της δυναμικής ανύψωσης κέντρου βάρους και της δυναμικής διαγωγής για σύγκριση των αποτελεσμάτων αυτών με τα πειραματικά. Τα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα SWAN 2, RAPID και Shipflow. Τα αποτελέσματα των αριθμητικών προγραμμάτων αυτών συγκρίθηκαν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα πειραματικά για την ανάλυση και σύγκριση των μεθόδων που χρησιμοποιεί το καθένα. Για περαιτέρω μελέτη των των αιρθμητικών μεθόδων πραγματοποιήθηκε και σύγκριση αυτών μέσω των προφίλ και μορφών των δημιουργούμενων κυματισμών και των τριών προγραμμάτων (μέθοδοι wavecuts και wave pattern). Τα στοιχεία αυτά εξήχθησαν από τα προγράμματα SWAN 2 και RAPID στο γραφιστικό περιβάλλον του Tecplot. Τα αποτελέσματα του Shipflow τα εξήγαμε με τη βοήθεια κώδικα Fortran του Υ.Δ. Δ.Μουρκογιάννη τα μεν προφίλ των κυματισμών σαν σημεία στο πρόγραμμα Excell, ενώ τα wave pattern ομοίως στο Tecplot. Η διαδικασία αυτή ανάλυσης ήταν επιτακτική για την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τη μέθοδο σύγκρισης πειραματικών και αριθμητικών επιραμάτων, καθώς και για τις μεθόδους αριθμητικών υπολογισμών. Στο τέλος της εργασίας παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής.

The present thesis involves experimental and numerical study of the total resistance in calm water and its components for two typical semi-SWATHs of overall length 70m. We conducted experiments in the towing tank of the department of Hydrodynamics with two models in scale (1/17.5). We measured the total resistance Rt, dynamic CG rise and dynamic trim. Moreover, we applied numerical studies measuring the wave resistance coefficients as well as the dynamic CG rise and dynamic trim in order to compare them with the experimental results. The numerical programs that were used are SWAN 2, Shipflow and RAPID. The results of these numerical methods were compared to each other and to the experimental results in order to see the efficiency of the methods. Finally, for further analysis the methods were also compared via wave cuts and wave pattern analysis. Tecplot was used in order to visualize these results of SWAN 2 and RAPID, and on the other hand the results of Shipflow were visualized using a Fortran code. This analysis was necessary for better and safe conclusions for the comparison of the experimental and numerical methods.