Met een CFD simulatie kunnen veel flow gerelateerde onderdelen van het ontwerp worden geanalyseerd. Meer dan mogelijk is met een tanktest, zoals op elke locatie de druk op de boeg en het exacte stromingsbeeld door middel van stroomlijnen. In de slider hieronder staan een aantal voorbeelden.
De golfhoogte geeft de naval architect nuttige informatie over de prestatie van de romp.
De druk op de boeg geeft precies weer waar de romp de meeste weerstand ondervindt.
De stroomlijnen langs de romp laten zien of de stroming goed geleid wordt en of er niet al te snelle richting veranderingen, of wervels zijn.
De efficiëntie van de schroef wordt mede bepaald door de richting waarmee het water de schroef instroomt.
De weerstand van de romp kan op basis van de CFD resultaten worden geoptimaliseerd. Rechts is te zien dat na een optimalisatie loslating en wervels zijn verminderd. Hierdoor is de weerstand van het schip verlaagd.
Validatie
Naast de ondersteuning tijdens het ontwerp is er een validatie van de CFD simulatie met behulp van een sleeptanktest uitgevoerd. De CFD simulatie is op dezelfde schaal uitgevoerd als de tanktest (circa 4m lang schip). De weerstand berekend met de CFD simulatie kwam zeer goed overeen met de later uitgevoerde tanktest. De beweging van het schip (pitch en heave) leek net wat af te wijken, echter bij navraag bij de testfaciliteit bleek deze binnen de meetnauwkeurigheid te vallen. Een zeer geslaagde validatie dus! Kijk in de slider hieronder ook eens naar de goede overeenkomst van de golven tussen de CFD simulatie en praktijktest.
Vergelijk 3D CFD model en model sleeptank
Zowel een CFD simulatie als een tanktest maken gebruik van 3D modellen. In principe kan de CFD simulatie op werkelijke schaal worden uitgevoerd en kan de berekende totale weerstand direct worden opgesplitst in wrijvingsweerstand en golfweerstand. Voor de tanktest moet een schaalmodel worden gebruikt. Bij een tanktest is het onmogelijk om tegelijk de juiste wrijvingsweerstand en golfweerstand te meten. Daarom wordt de totale weerstand gemeten. Vervolgens wordt de wrijvingsweerstand via formules berekend en van de totale weerstand afgetrokken, waardoor de golfweerstand overblijft. Omdat een CFD simulatie op de juiste schaal kan worden uitgevoerd is dat hierbij niet nodig.
Krachten en positie
Door het varen wordt de positie van het schip beïnvloed ten opzichte van de positie die je zou verwachten op basis van volume (waterverplaatsing) en gewicht. Dit heeft invloed op de berekende weerstand en dus wordt in de simulatie met deze verplaatsing rekening gehouden. Het schip kan draaien om zijn breedte-as (pitch) en deinen (heave).
In de grafiek met de weerstand is te zien dat de door de simulatie berekende weerstand zeer goed overeen komt met de in de sleeptank gemeten weerstand.
In de grafiek met de positie van het schip is te zien dat ook de beweging zoals berekend met de simulatie, zeer goed overeenkomt.
Golfpatroon
Het golfpatroon langs de boeg van het schip verandert met de snelheid van het schip. Hoe harder het schip vaart, hoe hoger de golfen. Bij het verhogen van de snelheid neemt de golfweerstand met de derde macht toe.
Het is daarom belangrijk dat het golfpatroon goed wordt berekend . In de figuren wordt het golfpatroon zoals berekend met de simulatie voor elke snelheid vergeleken met de sleeptanktest. De resultaten zijn zeer overeenkomstig! Let op dat naast de golven ook de positie van het schip meeverandert in zowel de CFD als de tanktest.