HyDesign
(10/2019 – 09/2022)

Das Ziel des Verbundvorhabens besteht darin, die tatsächlichen Strömungsverhältnisse im Fluid bei arbeitenden Energy Saving Devices (ESDs) und Propeller im Detail wiederzugeben, so dass die numerischen Verfahren mit für ingenieurstechnische Anwendungen ausreichender Genauigkeit und mit industriell vertretbarem Aufwand eingesetzt werden können. Ausgehend von der Annahme, dass in der unzureichenden Erfassung der Instationarität der Strömung im Heckbereich eines Schiffes die Ursache für die mangelnde Prognosegenauigkeit liegt, sollen experimentelle und numerische Methoden entwickelt werden, die die Erfassung turbulenter Strömungsschwankungen im Bereich der Heckströmung und ihre Auswirkungen auf ESDs erlauben.

Die labortechnischen Untersuchungen, die mit zwei Verfahren, optoelektronisch und elektrome-chanisch, durchgeführt werden sollen, haben zum Ziel, Messverfahren für hochfrequente Messun-gen der durch Turbulenz verursachten Kraft- und Druckschwankungen an ESDs zu entwickeln und Messdaten zur Validierung des zu entwickelnden numerischen Simulationsverfahrens bereitzustel-len. Als optoelektronisches Verfahren soll ein High-Speed-PIV-Verfahren (Particle Image Veloci-metry) eingesetzt werden. Damit soll die Umströmung des Schiffshecks und insbesondere der Zu- und Abstrom der ESDs untersucht werden. Die elektromechanischen Untersuchungen richten sich auf die hochfrequente Erfassung der instationären Kraft- und Druckschwankungen an den ESDs und im Propellerlager am Modell. Für die Messung der Kräfte an einer Nachstromausgleichsdüse soll ein Messsystem neu entwickelt werden, das die zeitlich hoch aufgelöste Registrierung aller drei Kraftkomponenten und des Druckes am ESD erlaubt; außerdem werden die radialen Propeller-lagerkräfte erfasst. Die so erzeugten Daten geben Einblick in die Druck- und Kraftwirkung der turbulenten Strömungsschwankungen.

Numerische Simulationen werden durchgeführt, um die Übertragbarkeit der Modellversuchser-gebnisse auf das Schiff in der Großausführung zu bestimmen. Die Simulationen werden mit den entsprechenden Messergebnissen validiert. Diese Untersuchungen sollen zunächst zu einem Ver-fahrenskonzept führen, mit dem Kraft- und Druckschwankungen an der Düse vom Modellmaßstab auf die Düse in der Großausführung übertragbar sind. Für die Entwicklung des Skalierungsverfah-rens werden Untersuchungen an verschiedenen Maßstäben durchgeführt. Für die Simulationen soll ein zu entwickelndes hybrides Verfahren eingesetzt werden. Aus den Simulationen mit unter-schiedlichen Maßstäben soll eine Aussage über die Größe der zu erwartenden Lastspitzen an der Düse in der Großausführung getroffen werden können, evtl. auch eine Aussage über die Wahr-scheinlichkeiten des Auftretens.