تعیین مقاومت افزوده‌ی شناور kvlcc2 در سرعت‌های مختلف با استفاده از روش حل عددی بر مبنای تحلیل حرکات دو درجه آزادی در امواج منظم

در این پژوهش، رفتار دینامیکی شناور نفتکش kvlcc2 با استفاده از روش عددی و در سرعت‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نیروهای وارد بر شناور و همچنین حرکات آن در سیال بر مبنای روش دینامیک سیالات محاسباتی و به‌کارگیری کد متن‌باز اوپِن‌فوم و حلگرهای اینترفوم و اینتردایم‌فوم و شبیه‌سازی سطح آزاد در جریان دوفازی به دقت تعیین شده‌اند. دامنه‌ی حرکات جابجائی عمودی و غلتش طولی شناور در موج منظم از روبرو و در سرعت‌های مختلف به‌دست آمده است. موج منظم با استفاده از تکنیک سرعت ورودی و بر اساس موج استوکس مرتبه‌ی دوم تولید شده است. به منظور بررسی صحت نتایج عددی به‌دست آمده از تحلیل حاضر، مقادیر مربوط به جابجائی عمودی، غلتش طولی و ضریب مقاومت کل با نتایج معتبر ارائه شده توسط سایر محققین مقایسه شده است. علاوه بر آن، کانتورهای سطح آزاد و متغیرهای مهم جریان استخراج شده است. همچنین دامنه‌ی تغییرات جابجائی عمودی و غلتش طولی به دامنه‌ و شیب موجِ بی‌بُعد نیز ارائه شده و با نتایج آزمایشگاهی معتبر مقایسه گردیده است. این بررسی‌ها در سرعت‌های متفاوت انجام شده و نتایج حل عددی از دقت قابل قبولی نسبت به داده‌های آزمایشگاهی برخوردار است. با مقایسه‌ی متوسط نیروی وارد بر شناور در امواج با مقدار نیرو در آب آرام، مقدار مقاومت افزوده در سرعت‌های مختلف نیز تعیین گردیده است. سهم مقاومت افزوده از مقاومت کل، با افزایش عدد فرود کاهش می‌یابد. با توجه به فرم بدنه‌ی شناور نفتکش مورد نظر، مقاومت آب آرام با افزایش سرعت از رشد بیشتری برخوردار شده است. چنین تحلیلی با استفاده از تکنیک ساخت موج و شبیه‌سازی رفتار شناور در شرایط منطبق بر واقعیت می‌تواند پاسخ‌های دقیق‌تری را در مقایسه با روش‌های پتانسیل ارائه نموده و در طیف وسیع‌تری از سازه‌های شناور مورد استفاده قرار گیرد.

Investigating the added resistance of KVLCC2 at different speeds using a numerical method based on the 2 DOF analysis in a regular waves

In this paper, the dynamic responses of the KVLCC2 tanker at differents speeds have been evaluated using a numerical method. Ship movements and the forces acting on it have been determined accurately based on computational fluid dynamics method using OpenFoam open source code. Free surface of the two phase flow has been simulated using interFoam and interDyMFoam solvers. The amplitude of ship’s heave and pitch motions have been determined in the regular head waves at various speeds. The regular second order stokes wave is generated using the input speed technique. In order to verify the accuracy of the numerical results obtained from the present study, the values of the heave motion, rolling angle, thrust coefficient, as well as added resistance compared with the validated experimental results presented by other researchers. In addition, free surface contours and important flow parameters have been extracted. Also, heave and pitch RAO changes are presented and compared with valid experimental results. These simulations are carried out at different speeds and current numerical results have acceptable accuracy compared with experimental data. By comparing the average force applied to the hull in the waves with the amount of calm water resistance, the amount of added resistance is determined at different speeds. The ratio of the added resistance to the total resistance decreases with increasing the Froude number. Due to the hull form of the tanker, the calm water resistance has a higher growth rate relative to added resistance. Such an analysis, using virtual wave making techniques and simulating dynamic behavior Conforms to reality, can provide more accurate results than potential methods and can be used in a wider range of marine applications.