dc.contributor.advisor | Koushan, Kourosh | |
dc.contributor.author | Sivertsgård, Stian Schencke | |
dc.date.accessioned | 2019-10-17T14:01:33Z | |
dc.date.available | 2019-10-17T14:01:33Z | |
dc.date.issued | 2019 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11250/2622904 | |
dc.description.abstract | Målet med denne masteroppgaven var å analysere propellens ytelse ved forskjellige
plasseringer i lengderetning ved hjelp av numeriske metoder. Motivasjonen for studien er
hovedsakelige å redusere drivstofforbruket og implisitt minske klimagassutslippet. Andre
parametre av betydning er forstyrrelser av det marine havmiljøet, som støy, og erosjon
på propellbladene. Oppgaven er en fortsettelse fra litteraturstudiet som ble utført høsten
2018.
Et nøye studie av nåværende kunnskap innen numeriske metoder i marin hydrodynamikk
samt parametre som påvirker innstrømmningen til propellen er presentert. Denne delen
introduserer hvordan metoder innenfor CFD er brukt til å predikere medstrømsfordeling
og propellens hydrodynamiske ytelse. Klasseselskapet DNV GLs regelverk med hensyn
til ettermontering av geometri på eksisterende fartøy er presentert og diskutert. Videre
er innstrømning til propell, medstrømsfeltet, kavitasjon, energibesparende geometri og
plassering av propellen i lengderetning evaluert med hensyn til ytelse.
Alle numeriske simuleringer er utført på en kjemikalietanker med og uten energibesparende
tilleggsgeometri. Stillevannskalkulasjonene utført i studien er gjort i CFD-programvaren
FINE/Marine, levert av NUMECA. Medstrømsfeltene hentet ut fra de numeriske metodene
brukes til å utføre propellanalyser ved forskjellige langsgående posisjoner ved hjelp
av propellprogrammet AKPA. En studie utført på samme type fartøy med identisk
tilleggsgeometri ved hjelp av numeriske og eksperimentelle metoder publisert av SINTEF
med samarbeidspartnere er gjentatte ganger brukt til sammenligning og verifikasjon av
resultater. Simulering ved hjelp av CFD er utført på syv forskjellige geometrier med
tilhørende domener. Dette inkluderer skrog uten PSS, med PSS og fem forskjellige PSS-justeringer.
Angrepsvinkel til PSS bladene og vinkelposisjon er justert for å kvantifsere
effekten det påfører effektiviteten til propellen. Propellytelsen ved forskjellige fremgangstall
er undersøkt, korresponderende til en hastighet på 12 og 16 knop i full skala. Alle utførte
simuleringer vurderes med hensyn til propellens plassering i lengderetningen.
De numeriske beregningene viser god overenskomst med eksperimentell testing og konverger
innen kort tid. Simulering uten overflateeffekter kan gi enorme besparelser med hensyn til
konsumert tid. Propellanalysene viser at propellens kraftforbruk kan reduseres ved å bli
plassert nedstrøms fra original posisjon, så langt det lar seg gjøre innenfor geometriske
betingelser. En besparelse på 2.35% og 2.97% kan oppnås ved forflytte propellen til
posisjon 8 for skrog henholdsvis med og uten PSS. Ved å endre geometri på PSS kan
ytterligere 0.5% kuttes i forhold til original geometri. Forfytning av propell til posisjon
8 kan minske sannsynligheten for kavitasjon med 18.11% avhengig av geometri. | |
dc.description.abstract | The goal of this research is to investigate the propeller location with the use of numerical
methods. The motivation of the study is mainly to lower the fuel consumption and thus
lower the greenhouse gas emission. Other parameters such as disturbances to the marine
environment and erosion on the propeller blades are also of importance. This thesis
extends from the literature study made on the topic during the autumn of 2018.
A thorough study on the current state of knowledge within numerical methods in marine
hydrodynamics and the influencing parameters on the propeller inflow are included. This
part introduces how CFD may be applied to predict wake field and propeller performance.
The classifcation society DNV GL's standards with respect to retrofitting of existing
vessel is presented and discussed. Further is inflow to propeller, wake field, cavitation
inception, ESD's and the location of the propeller presented and evaluated with respect
to hydrodynamic performance.
All conducted simulations are performed on a chemical tanker with and without the
presence of a PSS. The calm water numerical computations conducted in the study is
performed in the CFD software FINE/Marine by NUMECA. Obtained wake field data
is used to perform the propeller analysis at different longitudinal positions using the
propeller program AKPA. An equal study was conducted by SINTEF both with CFD
and EFD on the same vessel, where the presented results are used for comparison and
verification. The hull testing with CFD is conducted on seven geometries at operational
vessel speed, including naked hull, original PSS and five PSS adjustments. The pitch
angle and angular position of the ESD fins is adjusted to quantify the effect on the
propulsor effciency. To determine the propeller performance at different advance numbers,
a vessel speed of 1.21m/s and 1.61m/s in model scale, corresponding to 12 and 16 knots
in full scale, respectively, are tested. All the conducted simulations are evaluated with
respect to propeller location in the longitudinal direction. Parameters used to evaluate
the most suitable position is thrust, torque, efficiency, required power and the effect of
cavitation. | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | NTNU | |
dc.title | Investigation of the Effect of Propeller Location with the use of CFD | |
dc.type | Master thesis | |