Abstrakti
Springing on tärkeä aihe laivanrakennuksessa, koska se voi aiheuttaa laivan rakenteiden väsymistä ja matkustajalaivan tapauksessa häiritä matkustajien mukavuutta. Kirjallisuudessa on esitetty erilaisia teorioita springing-värähtelyn heräämisen syistä, mutta yksityiskohtaiset kuvaukset herätteen kehittymisestä laivan rungolla puuttuvat.
Tämä tutkimus keskittyy yhteen klassiseen teoriaan, jonka mukaan springing-värähtely herää, kun aaltokuorman toinen harmoninen komponentti resonoi rungon alimman pystysuuntaisen taivutusmuodon kanssa. Työssä esitetään perusteellinen analyysi aaltokuormasta yhdessä tilanteessa, jossa suuri matkustajalaiva etenee lyhyessä ja jyrkässä vasta-aallokossa. Laiva oletetaan jäykäksi, eikä sen rakenteiden vasteita tarkastella.
Analysoitavat aaltokuormat on saatu laskennallisesti Reynolds-keskiarvoitetulla Navier-Stokes (RANS) virtausratkaisijalla, joka käyttää volume-of-fluidmenetelmää (VOF) vapaanpinnan käyttäytymisen ennustamiseen. Laskentatulosten luotettavuutta on tarkasteltu sekä ratkaisun numeerista käyttäytymistä analysoimalla että vertaamalla laskettuja paineita mittaustuloksiin. Mittaustulokset ovat peräisin tämän tutkimuksen yhteydessä tehdyistä mallikokeista Aalto-yliopiston Sovelletun mekaniikan laitoksen hinausaltaassa. Esitetty laskentatulosten luotettavuuden arviointi osoittaa, että RANS-VOF ratkaisija voi antaa luotettavia tuloksia yksityiskohtaisella tasolla lyhyissä ja jyrkissä aalloissa. Esitetty tapaus eroaa useimmista kirjallisuudessa aikaisemmin esitetyistä validoiduista RANS-laskennoista kohdattavien aaltojen lyhyyden (Lwave=Lship = 0:16) ja aaltokuorman yksityiskohtaisen tarkastelun perusteella.
Tulokset osoittavat, että laivan kohtaaman pystysuuntaisen aaltokuorman toinen harmoninen komponentti syntyy pääosin laivan keulan etuosassa. Tämän voimakomponentin merkittävyys eri kaarien kohdalla riippuu sekä paikallisten paineiden nousu- ja laskuajan suhteesta että eri syväyksillä vaikuttavien paineiden keskinäisistä vaihe-eroista. Esitetyt tulokset selittävät, kuinka paikallisen kuormituksen käyttäytyminen liittyy paikalliseen runkomuotoon. Olennaisia tekijöitä runkomuodossa ovat etenkin keulabulbi, rungon vertikaalien muoto ja rungon paikallinen avautumiskulma vesiviivan korkeudella. Näiden johtopäätösten yleispätevyyttä on syytä tutkia tulevaisuudessa erilaisille runkomuodoille ja aallokko-olosuhteille.
Julkaisun otsikon käännös | Aaltokuorman toinen harmoninen komponentti suuren matkustajalaivan springing-herätteenä lyhyessä ja jyrkässä vasta-aallokossa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-5668-5 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-5671-5 |
Tila | Julkaistu - 2014 |
OKM-julkaisutyyppi | G4 Monografiaväitöskirja |
Tutkimusalat
- laivan aaltokuormat
- toisen kertaluvun springing
- runkomuoto
- volume-of-fluid menetelmä
- mallikokeet