Naslov
Numeričko istraživanje utjecaja plitke vode na ukupni otpor solarnog katamarana
(Numerical investigation of the influence of shallow water on the total resistance of the solar catamaran)

Autori
Borčić, Kornelija

Vrsta, podvrsta
Ostale vrste radova, rektorova nagrada

Godina
2023

Ključne riječi
katamaran ; plitka voda ; računalna dinamika fluida ; Reynoldsove osrednjene Navier-Stokesove jednadžbe ; ukupni otpor
(catamaran ; shallow water ; Computational Fluid Dynamics ; Reynolds Averaged Navier – Stokes Equations ; total resistance)

Sažetak
U ovom radu provedeno je numeričko istraživanje utjecaja plitke vode na ukupni otpor solarnog katamarana SolarCat primjenom računalne dinamike fluida pomoću programskog paketa STAR – CCM+. Nestacionarno strujanje viskoznog fluida modelirano je Reynoldsovim osrednjenim Navier – Stokesovim (RANS) jednadžbama uz primjenu SST (eng. Shear Stress Transport) modela turbulencije. RANS jednadžbe diskretizirane su metodom konačnih volumena, a položaj slobodne površine određen je metodom udjela fluida u volumenu (eng. Volume Of Fluid). U uvjetima ograničene dubine primijenjen je algoritam deformacije mreže (eng. mesh morphing), koji preraspodjeljuje vrhove mreže konačnih volumena na temelju pomicanja krute granice, a s ciljem prilagodbe na potencijalno izraženija gibanja. Numeričke simulacije provedene su za slučaj neograničene dubine, granične dubine te ograničenih dubina i pri dvije brzine. Jedna od ispitanih brzina odgovara operativnoj brzini katamarana od 5, 5 čvorova, a druga ispitana brzina od 4 čvora određena je na temelju Schlichtingovog dijagrama za pad brzine u plitkoj vodi. Proveden je postupak verifikacije rezultata te je proračunata ukupna numerička nesigurnosti pri određivanju ukupnog otpora i urona katamarana. Provedena je detaljna analiza strujanja oko katamarana te je analiziran položaj slobodne površine, slike valova, hidrodinamički tlak duž trupa katamarana, tlak na dnu proračunske domene ograničene dubine, tangencijalna naprezanja i polje brzine na simetralnoj ravnini trupa katamarana. Konačno, dana je usporedba dobivenih vrijednosti ukupnog otpora, urona i kuta trima katamarana za sve ispitane dubine i brzine. Zaključeno je da je utjecaj plitke vode na ukupni otpor i strujanje oko katamarana značajan te da je njegovo određivanje od velike važnosti kako bi se izbjegli negativni učinci pri plovidbi u plitkoj vodi poput nasukavanja i udaranja trupa broda o dno.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Brodogradnja

Napomena
Mentorice: Nastia Degiuli, Ivana Martić

POVEZANOST RADA