Υπολογισμός αντίστασης κυματισμού σε πλοία γεωμετρίας συστηματικών σειρών 60 με χρήση της θεωρίας δυναμικού και μελέτη της επίδρασης της ύπαρξης βολβού και των γεωμετρικών χαρακτηριστικών αυτού στη μεταβολή της αντίστασης κυματισμού

Τζάφος, Παναγιώτης; Tzafos, Panagiotis

dc.contributor.author	Τζάφος, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Tzafos, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2017-09-21T07:57:31Z
dc.date.available	2017-09-21T07:57:31Z
dc.date.issued	2017-09-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45671
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14524
dc.rights	Default License
dc.subject	Αντίσταση κυματισμού	el
dc.subject	Βολβός	el
dc.subject	Συστηματική σειρά 60	el
dc.subject	Βολβοειδής πλώρη	el
dc.subject	Θεωρία δυναμικού	el
dc.subject	Wave resistance	en
dc.subject	Bulb	en
dc.subject	Bulbous bow	en
dc.subject	Potential theory	en
dc.subject	Viscous flows	en
dc.title	Υπολογισμός αντίστασης κυματισμού σε πλοία γεωμετρίας συστηματικών σειρών 60 με χρήση της θεωρίας δυναμικού και μελέτη της επίδρασης της ύπαρξης βολβού και των γεωμετρικών χαρακτηριστικών αυτού στη μεταβολή της αντίστασης κυματισμού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογιστική ρευστομηχανική	el
heal.classification	Computational fluid dynamics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-17
heal.abstract	By solving the potential theory, numerical experiments were conducted for ship models without and with a bulbous bow. The program used which implemented the potential solver is panelw.f and is developed by Professor Mr. Georgios Tzabiras. The results are evaluated and a conclusion about the benefits of the use of the bulb is drawn. Also, more numerical experiments were conducted for bulbs with different geometrical properties.	en
heal.abstract	Αρχικός στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η επέκταση του «αρχείου» για την πρόλεξη της αντίστασης κυματισμού, που εμφανίζουν μοντέλα της συστηματικής σειράς 60 όταν κινούνται σε αδιατάρακτη ελεύθερη επιφάνεια χωρίς αρχική διαγωγή. Για την επίτευξη αυτού του στόχου έγινε χρήση του προγράμματος panelw.f, το οποίο έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου(ΕΜΠ) από τον Καθηγητή Γεώργιο Τζαμπίρα και ενσωματώνει τη θεωρία δυναμικού, η οποία δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα για την αντίσταση κυματισμού.Η παραπάνω θεωρία βασίζεται σε ορισμένες παραδοχές. Το ρευστό θεωρείται μη -συνεκτικό και ασυμπίεστο και το πεδίο ροής αστρόβιλο, προκειμένου να γίνει δυνατή η επίλυση του συστήματος εξισώσεων Navier–Stokes που χαρακτηρίζει τη ροή γύρω από τη γάστρα του πλοίου. Η μέθοδος αυτή, όμως, προϋποθέτει την εξ’αρχής γνώση της μορφής της ελεύθερης επιφάνειας, κάτι που δεν ισχύει για τις περιπτώσεις που μελετούνται. Κάνοντας, όμως,χρήση μιας επαναληπτικής διαδικασίας γίνεται δυνατός ο υπολογισμός της ελεύθερης επιφάνειας με ικανοποιητική ακρίβεια,εκτός βέβαια από την περιοχή του ομόρρου για την οποία δεν ισχύουν οι παραδοχές που αναφέρθηκαν στην αρχή.Η ελεύθερη επιφάνεια, όπως και η βυθισμένη επιφάνεια της γάστρας αναπαριστώνται με τη βοήθεια κάποιων τετράπλευρων στοιχείων που καλούνται panels. Σε κάποιο ενδιάμεσο βήμα της διαδικασίας η ελεύθερη επιφάνεια θεωρείται γνωστή και επιβάλλεται η κινηματική οριακή συνθήκη θεωρώντας την ένταση της πηγής σε κάθε στοιχείο σταθερή και επιλύεται το ευθύ πρόβλημα της θεωρίας δυναμικού. Σε κάθε ενδιάμεσο βήμα η δυναμική οριακή συνθήκη δεν ικανοποιείται, δηλαδή η πίεση που υπολογίζεται δεν είναι ίση με την πραγματική (στατική = 0 + υδροστατική = ρgz). Η διαφορά τους εισάγεται σαν όρος πηγής στην ατριβή εξίσωση μεταφοράς για την κατακόρυφη συνιστώσα uz*. Με τη διορθωμένη κατακόρυφη συνιστώσα επαναπροσδιορίζεται η ελεύθερη επιφάνεια σε δύο βήματα.Για τη νέα ελεύθερη επιφάνεια επιλύεται ξανά το ευθύ πρόβλημα της θεωρίας δυναμικού. Η σύγκλιση της μεθόδου επιτυγχάνεται με την ταυτόχρονη ικανοποίηση της κινηματικής και της δυναμικής οριακής συνθήκης.Στη συνέχεια με ολοκλήρωση της πίεσης σε κάθε στοιχείο της γάστρας υπολογίζεται η αντίσταση πίεσης που θεωρείται εδώ ίσημε την αντίσταση κυματισμού, λόγω των παραδοχών της θεωρίας δυναμικού για αστρόβιλο και ατριβές πεδίο. Για την παραγωγή των panels γίνεται υποδιαίρεση της γάστρας σε 5 περιοχές. Κάθε περιοχή αποτελείται από διδιάστατες εγκάρσιες τομές που περιγράφονται αναλυτικά από το σύμμορφο μετασχηματισμό.Δεύτερος στόχος της εργασίας αυτής είναι να διαπιστώσει τα οφέλη που παρουσιάζει ο βολβός, όταν αυτός εισάγεται στα πλοία της γεωμετρίας της σειράς 60, συγκρίνοντας την αντίσταση που υπολογίζεται,με το αντίστοιχο μοντέλο χωρίς βολβό. Οι βολβοί επιλέχθηκαν με βάση τις σχεδιαστικές οδηγίες του A.M. Kracht ως οι βέλτιστοι. Για τον υπολογισμό της αντίστασης πλοίου με βολβό έγινε πάλι χρήση του υπολογιστικού προγράμματος panelw.f που αναφέρθηκε παραπάνω. Η γεωμετρία των πλοίων σειράς 60 τροποποιήθηκε έτσι ώστε να ενσωματωθεί ομαλά ο βολβός. Η τελευταία ενέργεια υλοποιείται από το πρόγραμμα adbulb.exe, που έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής και η λειτουργία του περιγράφεται παρακάτω. Στη συνέχεια τα τετράπλευρα στοιχεία κατασκευάστηκαν για τη νέα γεωμετρία της γάστρας όπως και για την ελεύθερη επιφάνεια,με χρήση του σύμμορφου μετασχηματισμού.Για όλες τις καταστάσεις που εξετάστηκαν, δηλαδή, για λεπτόγραμμα πλοία με μεγάλες ταχύτητες και για πιο «γεμάτες» γεωμετρίες με μικρές ταχύτητες διαπιστώθηκε μείωση της αντίστασης με τη χρήση βέλτιστου βολβού, κάτι που ήταν και αρχικά αναμενόμενο.Ως τελικό στόχο η εργασία αυτή έχει την επαλήθευση ή απόρριψη των προβλέψεων του A. M. Kracht σχετικά με την επίδραση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του βολβού στην αντίσταση κυματισμού με χρήση της θεωρίας δυναμικού . Εξυπηρετώντας αυτό το σκοπό , 4 ακόμα βολβοί για κάθε γεωμετρία επιλέχθηκαν, δηλαδή 12 στο σύνολο,και αφού υπολογίστηκαν οι επί μέρους αντιστάσεις τους, έγινε σύγκριση με αυτές των βέλτιστώντους γεωμετριών. Παρατηρήθηκε απόκλιση των προβλέψεων του Kracht,από τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας και η απόκλιση αυτή δικαιολογείται εν μέρει από την μη πληρότητα των διαγραμμάτων που χρησιμοποίησε ο Kracht	el
heal.advisorName	Τζαμπίρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμπίρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γρηγορόπουλος, Γρηγόριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	82 σ.
heal.fullTextAvailability	true