Enfoque numérico basado en la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes en 3D para la simulación de problemas de flujo en hélices marinas
Autores: Kozelkov, Andrey; Kurulin, Vadim; Kurkin, Andrey; Taranov, Andrey; Plygunova, Kseniya; Krutyakova, Olga; Korotkov, Aleksey
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Enfoque numérico basado en la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes en 3D para la simulación de problemas de flujo en hélices marinas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Enfoque
Simulación numérica
Flujo de hélice
Mallas computacionales
Modelo de turbulencia
Modelo de cavitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El informe presenta el enfoque implementado en el paquete de software ruso LOGOS para la simulación numérica de los problemas de flujo de hélices marinas utilizando mallas computacionales no estructuradas generadas automáticamente por el generador de mallas. Este enfoque incluye un modelo computacional basado en el sistema de ecuaciones de Navier-Stokes y escrito con respecto al proceso físico: la naturaleza turbulenta del flujo con puntos transitorios se tiene en cuenta utilizando el método de Navier-Stokes promediado por Reynolds y el modelo de turbulencia k- SST de Menter junto con el modelo de transición laminar-turbulenta -Re (Gamma Re Theta); el método del Volumen de Fluido complementado con el modelo de cavitación de Schnerr-Sauer se utiliza para simular los procesos de cavitación; una hélice rotativa se simula mediante una malla computacional en movimiento y el método GGI para proporcionar conformidad de las soluciones en los límites adyacentes de mallas no estructuradas de forma arbitraria de los dos dominios. Se describen las características específicas de los algoritmos numéricos en uso. Se presentan los resultados de validación del método; se obtuvieron debido a los problemas de encontrar las curvas de rendimiento de hélices a escala modelo en agua libre, a saber, los problemas de encontrar el rendimiento de las hélices KP505 e IB sin considerar la cavitación y el rendimiento de las hélices VP1304 y C5 en condiciones de cavitación. El documento demuestra que el método de simulación numérica presentado permite obtener resultados suficientemente precisos para predecir las principales características hidrodinámicas para la mayoría de los modos de operación de las hélices.
Descripción
El informe presenta el enfoque implementado en el paquete de software ruso LOGOS para la simulación numérica de los problemas de flujo de hélices marinas utilizando mallas computacionales no estructuradas generadas automáticamente por el generador de mallas. Este enfoque incluye un modelo computacional basado en el sistema de ecuaciones de Navier-Stokes y escrito con respecto al proceso físico: la naturaleza turbulenta del flujo con puntos transitorios se tiene en cuenta utilizando el método de Navier-Stokes promediado por Reynolds y el modelo de turbulencia k- SST de Menter junto con el modelo de transición laminar-turbulenta -Re (Gamma Re Theta); el método del Volumen de Fluido complementado con el modelo de cavitación de Schnerr-Sauer se utiliza para simular los procesos de cavitación; una hélice rotativa se simula mediante una malla computacional en movimiento y el método GGI para proporcionar conformidad de las soluciones en los límites adyacentes de mallas no estructuradas de forma arbitraria de los dos dominios. Se describen las características específicas de los algoritmos numéricos en uso. Se presentan los resultados de validación del método; se obtuvieron debido a los problemas de encontrar las curvas de rendimiento de hélices a escala modelo en agua libre, a saber, los problemas de encontrar el rendimiento de las hélices KP505 e IB sin considerar la cavitación y el rendimiento de las hélices VP1304 y C5 en condiciones de cavitación. El documento demuestra que el método de simulación numérica presentado permite obtener resultados suficientemente precisos para predecir las principales características hidrodinámicas para la mayoría de los modos de operación de las hélices.