Performance Prediction and Design Modification of a Ship in Waves Using Computational Fluid Dynamics

Abstract

Skipsdesignsindustrien utvikler seg hele tiden, og fokuset rundt ytelse og effektivitet blir stadig viktigere. Hvordan skipet responderer til eksterne krefter påvirker komfortnivået ombord, og spesielt i tøff sjø kan det være vanskelig å opprettholde komfortnivået og lastintegriteten. Hovedfokuset i denne masteroppgaven er ytelsesprediksjon for skip i bølger, og modifikasjon av skrogdesign ved hjelp av CFD analyser.

Basert på et skrogdesign, ble et modifisert design laget for å forbedre sjøeegenskapene til skipet. Begge disse skrogene ble testet for flere forskjellige bølgelengder og bølgehøyder som var relevante for en bestemt rute ved å bruke CFD analyser. Resultatene ble brukt til å vurdere om skrogdesignet kunne dra nytte av å bli modifisert, og om CFD analyser hadde potensial til å fange opp designforskjellen i en tidlig designfase.

Skrogene ble modelert i Siemens NX, CFD analysene ble gjennomført ved å bruke Star CCM+, og sluttresultatene ble håndtert i Python og i Matlab. Resultatene ble presen- tert som en sammenligning mellom originaldesignet og det modifiserte skrogdesignet med hensyn til skrogmotstand og skipsbevegelser.

The ship design industry is constantly developing, and the focus around performance and efficiency keeps getting more important. How the ships behaves due to the interaction of external loads affects the comfort level experienced on board, and especially in heavy seas, it can be hard to maintain the comfort requirements. This master thesis focuses on the performance prediction for ship in waves, and hull design modification by using computational fluid dynamics.

Based on an original hull design, a modified design aiming to improve the sea perfor- mance was modeled. These two hull designs was tested for a set of different wave lengths and wave heights relevant for the trade route by using CFD simulations. The results was used to evaluate if the design could benefit from being adjusted, and if CFD analysis have the potential to capture the difference in the design stage.

The hull designs was modeled in Siemens NX, the CFD analysis was performed by using Star CCM+, and the final results was handled in Python and Matlab. The final results is presented as a comparison between the original hull design and the modified hull design with regard to calm water resistance and ship motions.