MESA
(07/2019 – 10/2021)

Im Vorhaben sollen die experimentellen und rechnerischen Verfahren zur Prognose der Kennwerte von schwenkbaren Antriebssystemen weiterentwickelt und verbessert werden. Schwerpunkte sind die bessere Berücksichtigung der Spalteffekte zwischen Propellernabe und Gondel sowie Schaft und Endplatte in der Versuchsauswertung, die Überprüfung der Eignung von quasi-stationären Messungen und die Analyse der Maßstabseffekte auf die Messergebnisse.

Die Umströmung von Propeller und Gehäuse soll in zwei Maßstäben durch PIV-Messungen, Druckmessungen im Spalt zwischen Propellernabe und Gondel und Stromlinienversuchen ermittelt und analysiert werden. Die Geschwindigkeitsmessungen im Bereich des Gehäuses sollen Aufschluss über Reynoldszahl bedingte Änderungen in der Umströmung sowie in der Wechselwirkung von Propeller und Gehäuse geben. Der Spalteinfluss zwischen Propellernabe und Gondel auf den Druck und damit auf die internen Kräfte soll ermittelt werden. Maßnahmen zur Verringerung der Spalteffekte sollen geprüft werden. Zur Erhöhung der Effektivität der Modellmessungen soll die Anwendung von quasi-stationären Messungen für Thruster und Podded Drives im Freifahrtversuchen mit konstantem Schwenkwinkel und beim Schwenken geprüft werden.

In den CFD-Berechnungen müssen die verwendeten Modelle den Charakter der Umströmung des Propellers und Gehäuses (turbulent, laminar, Übergangsbereiche) bei den Reynoldszahlen des Modellversuchs erfassen. Die bisherigen Erkenntnisse aus den Berechnungen mit unterschiedlichen Turbulenzmodellen mit Transition sollen auf die Umströmungsberechnungen von Podded Drives (Propeller und Gehäuse) übertragen werden. Durch systematische Berechnungen mit den verfügbaren Turbulenzmodellen und den Vergleich mit den Ergebnissen von Modellmessungen für unterschiedliche Reynoldszahlen und Grundturbulenzen der Anströmung sollen die Parameter für die CFD-Berechnungen mit einer guten Übereinstimmung mit Modellmessungen ermittelt werden. Durch den Einsatz der hybriden Turbulenzmodelle sind alle Simulationen im Zeitbereich durchzuführen. Die Berücksichtigung des Spalts zwischen Pod und Propeller und die Erfassung der einzelnen Kraftkomponenten ermöglicht, die Wechselwirkungsparameter zu bestimmen. Die CFD-Berechnungen werden sowohl für freifahrende Thruster und Podded Drives wie auch für Thruster und Podded Drives am Schiff durchgeführt.

Die Übertragung der gemessenen Modellkennwerte auf die Reynoldszahl der Großausführung ist auf Grund der Wechselwirkungseffekte zwischen dem Propeller und dem Gehäuse kompliziert. Dafür sollen die Reynoldszahlkorrekturverfahren für Thruster und Podded Drives der SVA und der ITTC durch die durchgeführten CFD-Berechnungen und Geosimmessungen überprüft werden. Ausgehend von der Analyse der Berechnungen und Messungen sowie der prognostizierten Änderung der Propeller- und Gehäusekennwerte sind Änderungen in den Prognoseverfahren vorzunehmen.