F E A T U R E C F D & H Y D R O D Y N A MI C S


I NI TI A L D E SI G N F L O W V E C T O R S


mi ni mi s e t h e w a v e r e si st a n c e, t h e st er n of t h e s hi p w a s a k e y f o c u s ar e a f or o pti mi s ati o n. T h e d e si g n of t h e st er n n e e d s t o b al a n c e t h e c o n fli cti n g r e q uir e m e nt s of a c c e pt a bl e w a k e fl o w q u alit y a n d s p e e d p erf or m a n c e. T h e pr o p ell er w a k e fr a cti o n f or t h e i niti al d e si g n s h o w s t h e pr o p ell er will o p er at e i n a s p ati all y v ar yi n g w a k e fi el d, wit h c h a n g e s i n t h e a xi al v el o cit y r a n gi n g fr o m 4 5 % t o 9 5 % of t h e fr e e str e a m v el o cit y.


T hi s w a k e fr a cti o n r a n g e i s i n di c ati v e of a v ort e x r e gi o n at t h e a tt e n d of t h e s k e g – w hi c h c a n b e s e e n i n t h e fl o w v e ct or s at t h e a tt e n d of t h e s k e g.


T h e l ar g e w a k e fr a cti o n r a n g e c o u pl e d wit h o bli q u e fl o w i nt o t h e pr o p ell er will a d v er s el y i m p a ct t h e pr o p ell er e ffi ci e n c y – i n cr e a si n g n oi s e, vi br ati o n a n d c a vit ati o n l e v el s. T h e v ort e x r e gi o n at t h e a tt e n d of t h e s k e g c a n al s o b e o b s er v e d i n t h e d y n a mi c pr e s s ur e fi el d at t h e pr o p ell er, ai di n g i n i d e ntif yi n g t h e c a u s e. Fl o w a c c el er ati o n b et w e e n t h e t w o s k e g s i n t h e i niti al d e si g n c a u s e s a pr e s s ur e di ff er e nti al o n t h e t w o si d e s of t h e s k e g, i n d u ci n g fl o w o v er t h e tr aili n g e d g e.


I n t h e fi n al d e si g n, a n a s y m m etri c d e si g n of t h e s k e g r e d u c e d t h e si z e of t h e tr aili n g v ort e x. C o u pl e d wit h c h a n g e s t o t h e d e si g n of t h e pr o p ell er t u n n el s t h e s e c h a n g e s r e m o v e d t h e r e cir c ul ati o n r e gi o n at t h e a tt e n d of t h e s k e g – i m pr o vi n g t h e pr o p ell er w a k e fr a cti o n


a n d i n cr e a si n g t h e u nif or mit y of t h e d y n a mi c pr e s s ur e at t h e pr o p ell er l o c ati o n.


C o n cl u si o n I n t hi s st u d y, a si m ul ati o n b a s e d n u m eri c al a p pr o a c h w a s a p pli e d t o t h e d e si g n a n d o pti mi s ati o n of a l a n di n g cr a tt h ull f or m. T h e i niti al d e si g n g e o m etr y w a s a s s e s s e d t hr o u g h a C F D- b a s e d a p pr o a c h t o i d e ntif y ar e a s w h er e i m pr o v e m e nt s m a y b e m a d e w hil st r et ai ni n g t h e o p er ati o n al r e q uir e m e nt s of t h e l a n di n g cr a tt. S e v er al d e si g n it er ati o n s w er e p erf or m e d a n d a fi n al d e si g n s el e ct e d w hi c h a c hi e v e d a b al a n c e b et w e e n t h e o p er ati o n al r e q uir e m e nt s a n d h y dr o d y n a mi c e ffi ci e n c y.


A n a s s e s s m e nt of t h e fi n al d e si g n d e m o n str at e d a r e d u cti o n i n t h e w a v e h ei g ht a n d r e d u c e d r e si st a n c e – a r e d u cti o n i n t h e t ot al h ull r e si st a n c e b y 5 %. I n a d diti o n, si g ni fi c a nt i m pr o v e m e nt s t o t h e q u alit y of t h e fl o w i nt o t h e pr o p ell er r e s ult s i n n ot a bl e i m pr o v e m e nt s t o t h e pr o p ul si v e e ffi ci e n c y.


T h e st u d y s h o w s t h e c a p a bilit y f or C F D - b a s e d o pti mi s ati o n a p pr o a c h e s t o f or m a f u n d a m e nt al p art of s hi p d e si g n. T hr o u g h e m pl o yi n g p a n el c o d e s b a s e d o n stri p t h e or y, N a vi er- St o k e s - b a s e d C F D a p pr o a c h e s a n d t o wi n g t a n k t e sti n g, s hi p d e si g n er s h a v e a c c e s s t o a r a n g e of a n al y si s a p pr o a c h e s t o a c hi e v e t h e ri g ht b al a n c e b et w e e n ti m e, c o st, a n d fi d elit y of a s s e s s m e nt s t hr o u g h o ut a s hi p s d e si g n lif e c y cl e. ■


FI N A L D E SI G N


I NI TI A L D E SI G N D Y N A MI C P R E S S U R E FI E L D


FI N A L D E SI G N


T H E N A V A L A R C HI T E C T 5 3


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48  |  Page 49  |  Page 50  |  Page 51  |  Page 52  |  Page 53  |  Page 54  |  Page 55  |  Page 56  |  Page 57  |  Page 58  |  Page 59  |  Page 60