Modellering van interactie tussen een scheepsromp en vloeibaar slib: simulatie van sleepproeven met een cilinder
Vandebeek, I. (2015). Modellering van interactie tussen een scheepsromp en vloeibaar slib: simulatie van sleepproeven met een cilinder. MSc Thesis. KU Leuven. Faculteit Ingenieurswetenschappen: Leuven. xiv, 143 + data CD pp.
Dit werk tracht de haalbaarheid in kaart te brengen van het gebruik van numerieke simulaties om de invloed van een vloeibare sliblaag op een scheepsromp te bepalen. Het probleem wordt echter sterk vereenvoudigd in deze thesis. Met behulp van de CFD software OpenFOAM worden numerieke simulaties uitgevoerd waarbij een half ondergedompelde cilinder met een welbepaalde snelheid doorheen een vloeibare sliblaag beweegt. Er worden twee verschillende set-ups uitgewerkt in OpenFOAM. In de eerste set-up wordt de interFoam solver gebruikt, de tweede set-up maakt gebruik van de interDyMFoam solver. Bij gebruik van de eerste solver, interFoam, treden er immers numerieke instabiliteiten op in de simulaties. Per set-up worden twee scenario’s beschouwd: één waarbij de cilinder met een constante snelheid van 0,1 m/s voortbeweegt en één waarbij de snelheid van de cilinder lineair toeneemt van 0 tot 0,1 m/s teneinde een schokgolf in het slib te vermijden. Het slib wordt gekarakteriseerd door een viscositeitsmodel dat rekening houdt met de thixotrope eigenschappen van slib. Dit model was niet aanwezig in de beschikbare simulatiesoftware en wordt zelf geïmplementeerd.
Met de data volgend uit de simulaties worden de krachten op de cilinder berekend. De focus ligt hierbij voornamelijk op de sleepkracht. Uit deze berekeningen volgt een sleepkracht van ca. 4N, welke vergeleken wordt met de sleepkracht uit proeven uitgevoerd in het Waterbouwkundig Laboratorium. De proeven resulteren in een sleepkracht van 3,87 +/- 0,68 N. De overeenstemming tussen deze resultaten toont aan dat het haalbaar is om met CFD simulaties de effecten van een sliblaag te voorspellen op een bewegend object. De situatie die gesimuleerd is in deze thesis is echter een sterke vereenvoudiging van de werkelijkheid. Tot slot wordt een parameterstudie uitgevoerd. In het Waterbouwkundig Laboratorium werden proeven uitgevoerd met verschillende sleepsnelheden alsook met een verschillende diepgang voor de cilinder. Deze situaties worden nagebootst in de simulaties. Daarnaast wordt ook het effect van de structuurkinetische parameters beschouwd. Deze studie toont het belang van een correcte karakterisatie van de parameters.
Dit onderzoek toont dus aan dat CFD simulaties naar de toekomst toe en goede methode zijn om de interactie tussen een scheepromp en vloeibaar slib te modelleren. Deze thesis brengt echter ook een aantal aandachtspunten aan het licht zoals bv. de selectie van een stabiele solver, de correcte karakterisatie van de slibparameters en de grote rekentijd bij een mogelijke schaalvergroting.
All data in the Integrated Marine Information System (IMIS) is subject to the VLIZ privacy policy
