• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Fakultet for ingeniørvitenskap (IV)
  • Institutt for marin teknikk
  • View Item
  •   Home
  • Fakultet for ingeniørvitenskap (IV)
  • Institutt for marin teknikk
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Investigation of the Effect of Propeller Location with the use of CFD

Sivertsgård, Stian Schencke
Master thesis
Thumbnail
View/Open
no.ntnu:inspera:2511054.pdf (62.67Mb)
no.ntnu:inspera:2511054.zip (694.8Kb)
URI
http://hdl.handle.net/11250/2622904
Date
2019
Metadata
Show full item record
Collections
  • Institutt for marin teknikk [3643]
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.
 
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.
 
Publisher
NTNU

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit