An integrated method for predicting the hydrodynamic resistance of low- ships

Tzabiras, G.; Kontogiannis, Konstantinos

doi:10.1016/j.cad.2009.08.001

Cited by 9 publications

(6 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The H-O grid is the standard grid in most CFD applications around ship hulls. Finally, the H-H is suggested for transom sterns exhibiting discontinuity when the transom is wetted [10].…”

Section: The Numerical Methodsmentioning

confidence: 99%

“…The free surface is calculated according to the hybrid potential viscous flow method [2]. In any case, the 2D grids on the transverse planes are generated following the conformal mapping technique as described in [10]. In order to apply as far as possible high grid resolutions, the three blocks are created in a restricted domain underneath the predetermined free surface boundary (FS).…”

Section: The Numerical Methodsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

On the Calculation of Propulsive Characteristics of a Bulk-Carrier Moving in Head Seas

Polyzos

Tzabiras

2020

JMSE

View full text Add to dashboard Cite

The present work describes a simplified Computational Fluid Dynamics (CFD) approach in order to calculate the propulsive performance of a ship moving at steady forward speed in head seas. The proposed method combines experimental data concerning the added resistance at model scale with full scale Reynolds Averages Navier–Stokes (RANS) computations, using an in-house solver. In order to simulate the propeller performance, the actuator disk concept is employed. The propeller thrust is calculated in the time domain, assuming that the total resistance of the ship is the sum of the still water resistance and the added component derived by the towing tank data. The unsteady RANS equations are solved until self-propulsion is achieved at a given time step. Then, the computed values of both the flow rate through the propeller and the thrust are stored and, after the end of the examined time period, they are processed for calculating the variation of Shaft Horsepower (SHP) and RPM of the ship’s engine. The method is applied for a bulk carrier which has been tested in model scale at the towing tank of the Laboratory for Ship and Marine Hydrodynamics (LSMH) of the National Technical University of Athens (NTUA).

show abstract

“…The H-O grid is the standard grid in most CFD applications around ship hulls. Finally, the H-H is suggested for transom sterns exhibiting discontinuity when the transom is wetted [10].…”

Section: The Numerical Methodsmentioning

confidence: 99%

Section: The Numerical Methodsmentioning

confidence: 99%

On the Calculation of Propulsive Characteristics of a Bulk-Carrier Moving in Head Seas

Polyzos

Tzabiras

2020

JMSE

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The grid is used is a C-type body fitting calculated by conformal mapping G. Tzabiras & K. Kontogiannis (2010). The grid is presented in Figure 1.…”

Section: The Gridmentioning

confidence: 99%

Development of forces around a hydrofoil appendage of a sailing boat

Sfakianaki¹,

Tzabiras²

2015

Towards Green Marine Technology and Transport

View full text Add to dashboard Cite

Hydrofoils are adopted for many modern sailing classes both for multihulls and single hull boats. America's Cup boats have hydrofoils at their appendages (keel and/or rudder). Recently the ISAF choose the NACRA 17 class with modern designed foils as Olympic Class for the 2020 Olympic Games. These modern designed foils lift the hull out of the water, reducing the wetted surface and the resistance of the hull as well as the wave resistance of the boat and therefore they increase the speed of the boat. A sailing hydrofoil can achieve speeds exceeding two times the wind speed. All these great advantages of the innovative foil configurations are in the State of the Art of the design of modern racing boats. However, it should be noticed, that the use of such foils causes many times instabilities due to the development of increased forces and moments (not symmetric base). In the present work an attempt is made to investigate numerically the development of forces and moments around a modern foil. The numerical solution of RANS equations is based on incompressible finite volume method, developed by the author, which has the capability to deal with complex geometries. The k-ε model in conjunction with the wall functions is employed to model the turbulence characteristics. In order to verify the code numerical tests are firstly performed on a NACA0012 3D wing (foil). Then, the code is applied to solve the flow field past of cambered 3D NACA0012 foil, in order to evaluate the forces and moments. Several configurations (L, J, etc.) are tested and results of drag, side force and lift are compared to find the most affective configuration. All tests are made at 4 degree of leeway angle. by solving numerically the fundamental RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) equations in a finite computational grid which is generated around the foil. In the present work the differences between several configurations are examined and the important task is to understanding these differences and the precise of each value that of course suffer from uncertainties (very fine grid, turbulence modeling, precision established) are less important. The results presented in this investigation have been produced by software developed by the first of the authors. DESCRIPTION The numerical codeThe Continuity Equation & Navier Stokes Equation in vector form, independent of the coordinate system, for an incompressible fluid at time stable, could be written:where ρ: fluid density, V: is the vector of velocity, σ: stress tensor, Sv: source tensor and V ⊗V tensor product.

show abstract

“…In this method, the hull surface is described by a number of 2-D transverse sections. Each section is analytically represented by means of its conformal mapping onto the complex plane of the unit circle (Tzabiras & Kontogiannis, 2009).…”

Section: The Conformal Mapping Methodsmentioning

confidence: 99%

“…The above characteristic is depicted in figure 2.3.10. As part of the present study, the TVD scheme in conjunction with the Min-mod limiter function was expanded for use in 3-D non-uniform curvilinear grids and was successfully applied for calculating the convection term in two (Tzabiras et al 2009b) and three dimensions (Tzabiras et al 2009a), (Tzabiras & Kontogiannis, 2009).…”

Section: Total Variation Diminishing Schemesmentioning

confidence: 99%

Calculation of the hydrodynamic resistance of appendages on conventional vessels

Polyzos¹,

Πολύζος²

View full text Add to dashboard Cite

Η Διατριβή, αποσκοπεί στην αριθμητική διατύπωση, στην παραγωγή λογισμικού και την επικύρωση μεθόδου, για την επίλυση του προβλήματος τυρβώδους ροής γύρω από τα παρελκόμενα συμβατικών πλοίων. Η μέθοδος ακολουθεί την προσέγγιση των επικαλυπτόμενων πλεγματικών μπλοκ, τμήματος της μεθόδου Πεπερασμένων Όγκων. Η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται και επεκτείνει την μέθοδο αριθμητικής επίλυσης των προβλημάτων αντίστασης και πρόωσης πλοίων χωρίς παρελκόμενα, η οποία έχει αναπτυχθεί στο ΕΝΘΥ-ΕΜΠ. Η μέθοδος του ΕΝΘΥ, επιλύει τις εξισώσεις Reynold’s Averaged Navier-Stokes (RANS) σε συνδυασμό με τα μοντέλα τύρβης δύο εξισώσεων k-ε και k-ω-SST. Στην παρούσα Διατριβή εισάγεται η χρήση Total Variation Diminishing Σχημάτων Διακριτοποίησης με τη συνάρτηση περιορισμού Minmod, με στόχο την αύξηση της ακρίβειας της μεθόδου. Η επίδραση της έλικας μοντελοποιείται μέσω της κλασσικής μεθόδου του δίσκου ορμής.Η ροή γύρω από τη γάστρα μοντελοποιείται μέσω δομημένων τριδιάστατων αριθμητικών πλεγμάτων, που αποτελούνται από διδιάστατα ορθογώνια καμπυλόγραμμα πλέγματα τύπου-Ο, που παράγονται με τη μέθοδο του σύμμορφου μετασχηματισμού. Η μέθοδος επεκτείνεται ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν έως και τρία πλεγματικά block ώστε να επιτυγχάνεται ακριβέστερη πρόλεξη της αντίστασης, για πλοία με «γεμάτες» γραμμές στην περιοχή της πλώρης, ενώ μπορεί να προβλεφθεί και η επίδραση ενός διαβρεχόμενου καθρέπτη.Μία νέα υβριδική μέθοδος παρουσιάζεται, όπου η ελεύθερη επιφάνεια προκύπτει από τη λύση του προβλήματος δυναμικού και στη συνέχεια διορθώνεται με επίλυση των εξισώσεων RANS. Οι διορθώσεις εφαρμόζονται μόνο στο πρυμναίο τμήμα του πλοίου και στον ομόρου. Ειδικός χειρισμός των συνοριακών συνθηκών απαιτείται στη ελεύθερη επιφάνεια, ώστε να αποφεύγονται προβλήματα σύγκλισης. Η προτεινόμενη μέθοδος επικυρώνεται μέσω συγκρίσεων με πειραματικές μετρήσεις.Μία νέα μέθοδος προτείνεται για την επίλυση του προβλήματος ροής γύρω από τα παρελκόμενα πλοίων. Η μέθοδος ακολουθεί την προσέγγιση των πλεγματικών block, όπου η ροή γύρω από κάθε στοιχείο των παρελκομένων, επιλύεται ξεχωριστά. Τα πλεγματικά block επικαλύπτονται και η πληροφορία μεταφέρεται από ένα block σε άλλο, μέσω των συνοριακών συνθηκών που επιβάλλονται στο τελευταίο.Στην παρούσα Διατριβή παρουσιάζεται μία μέθοδος για την παραμετρική αναπαράσταση των παρελκομένων πλοίων. Στη συνέχεια παρουσιάζεται λεπτομερώς η μέθοδος για την παραγωγή των επιμέρους πλεγμάτων μαζί με την προτεινόμενη μέθοδο για την ανταλλαγή της πληροφορίας. Ο επιλύτης των εξισώσεων RANS του ΕΝΘΥ, τροποποιείται ώστε να μπορεί να χειριστεί τα νέα πλέγματα, καθώς και την ανταλλαγή της πληροφορίας όπως περιγράφηκε παραπάνω. Η ικανότητα της νέας μεθόδου, να επιλύει τη ροή γύρω από τα επιμέρους block, επιδεικνύεται μέσα από μία σειρά αριθμητικών πειραμάτων.Το λογισμικό που προέκυψε από την παρούσα Διατριβή, χρησιμοποιείται για την επίλυση των προβλημάτων αντίστασης και πρόωσης για το δεξαμενόπλοιο “Dyne”, τόσο σε κλίμακα μοντέλου όσο και σε φυσική κλίμακα, για τις περιπτώσεις της γάστρας χωρίς παρελκόμενα καθώς και εκείνης του πλοίου με πηδάλιο. Το πηδάλιο μοντελοποιείται χρησιμοποιώντας ένα ξεχωριστό πλεγματικό block. Για τον καθορισμό της αναγκαίας πλεγματικής πυκνότητας, πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας. Ακόμη, μέσω μία σειράς αριθμητικών πειραμάτων, αξιολογείται η αποδοτικότητα της διάταξης των επικαλυπτόμενων πλεγμάτων. Τα αριθμητικά αποτελέσματα συγκρίνονται με διαθέσιμες πειραματικές μετρήσεις.

show abstract

An integrated method for predicting the hydrodynamic resistance of low- ships

Cited by 9 publications

References 10 publications

On the Calculation of Propulsive Characteristics of a Bulk-Carrier Moving in Head Seas

On the Calculation of Propulsive Characteristics of a Bulk-Carrier Moving in Head Seas

Development of forces around a hydrofoil appendage of a sailing boat

Calculation of the hydrodynamic resistance of appendages on conventional vessels

Contact Info

Product

Resources

About