Description: Die derzeitigen Strömungssimulationen, mit der die Schiffsdynamik berechnet wird beinhaltet dreidimensionale Strukturen in Form von Schiffen. Zukünftig sollen auch dreidimensionale Strukturen wie beispielsweise Hafenbecken und/oder Seitenarme integriert werden. Als zweiter Aspekt kommt ein Wechsel des Fokusses weg von der Schiffsdynamik hin zu den schiffserzeugten Belastungen hinzu. Aufgabenstellung und Ziel Ziel dieses Projekts ist die Berechnung der schiffserzeugten Belastungen von Seeschiffen unter Flachwasserbedingungen mit seitlicher Begrenzung. Dazu wird die Methode der numerischen Strömungssimulation (CFD) verwendet. Ein bedeutender Aspekt ist die Validierung der Simulationsergebnisse. Dazu werden experimentell erhobene Daten des physikalischen Modells herangezogen, mit dem Ziel, die Belastbarkeit der CFD-Ergebnisse zu ermitteln. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Implementierung der dreidimensionalen Wasserstraße anhand bathymetrischer Daten in das numerische Modell. Bisher war es nur möglich Schiffe durch schematisierte Kanäle fahren zu lassen. In Zukunft sollen die schiffserzeugten Belastungen und die Schiffsdynamik in Wasserstraßen mit realer Bathymetrie berechnet werden können. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Um Fragestellungen in der Fachaufgabe Wechselwirkung Seeschiff/Seeschifffahrtsstraße effizient bearbeiten zu können, wurde die Methode der numerischen Strömungssimulation eingeführt. Die Verfügbarkeit eines numerischen Strömungsmodells zur Vorhersage fahrdynamischer Größen und Strömungsbedingungen im Flachwasser ist bei vielen Aufgaben der WSV erforderlich. Zusätzlich zum Fokus auf die Schiffsdynamik ist eine Aussage zu der schiffserzeugten Belastung notwendig. Um die Beratungsleistung weiter auszubauen, sollen zukünftig auch dreidimensionale Strukturen wie Hafenbecken und/oder Seitenarme in die bestehenden Modelle integriert werden und es soll eine weitergehende Validierung der Methode erfolgen. Untersuchungsmethoden Das kommerziell verfügbare, bereits seit vielen Jahren in der BAW eingesetzte und für die Schiffsdynamik validierte (Bechthold und Kastens 2020) Softwarepaket STAR-CCM+® wird genutzt, um die oben erwähnten Ziele technisch umzusetzen. Experimentelle Werte aus dem physikalischen Modellversuch und/oder Naturmessungen werden - soweit vorhanden - zur Plausibilisierung und Validierung herangezogen. Zur Simulation der Schiffsbewegung in konstanten Kanalquerschnitten wird das Moving-Region-Modell verwendet, welches sich im Vergleich zu alternativen Modellen als das Effizienteste für die durchzuführenden Versuche herausgestellt hat. Zur Integration einer 3D-Bathymetrie in die Simulation werden vorhandene Bathymetriedaten mit vorhandenen Tools vorprozessiert und diese anschließend in Star-CCM+ eingefügt. Für die Simulation von veränderlichen Kanalquerschnitten kann das Moving-Region-Modell nicht verwendet werden. Dieses wurde durch eine Kombination von Overset-Methode und Morphing (Overmorph) abgelöst.
SupportProgram
Tags: Wasserstraße ? Gewässervermessung ? Seeschiff ? Flachwasser ? Mathematisches Modell ? Modellversuch ? Physikalisches Modell ? Schiff ? Simulationsmodell ? Strömungsmodell ?
Region: Baden-Württemberg
Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°
License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2020-01-01 - 2023-12-31
Accessed 1 times.