Dissertação

{pt_PT=CFD Analysis of a Captive Bullet Forced into Calm Water} {} EVALUATED

{pt=As cargas aplicadas a um bote salva-vidas de queda livre, durante a entrada em aguas paradas, são analisadas sob diferentes parâmetros de simulação. A trajetória forçada do corpo é simulada com o código CFD "ReFRESCO”, resolvendo as equações RANS e um modelo Volume-of-Fluid (VoF). A influência dos diferentes parâmetros de simulação é primeiramente analisada recorrendo a soluções laminares. Foi verificado que, o valor dos resíduos não deve exceder L2 < 5 × 10−4 e que os refinamentos de malha em torno do bico devem expandir gradualmente. Este enquadramento é estendido de modo a incluir um modelo de turbulência de duas equações. Por forma a resolver o contact line problem, foram testadas duas abordagens: aplicar leis da parede e extrapolar o valor do campo VoF na parede. A abordagem das leis de parede apresentou melhores resultados para as quais se concluiu que um bom compromisso entre valores baixos de y1 + e uma superfície livre bem definida era obtido com y1 + ∼ 300. Por fim, estas diretrizes são aplicadas a trajetórias forçadas com ângulos de ataque maior. Foi identificado que a diferença entre laminar e turbulento não excedia 6%, no caso das cargas máximas e pequenos ângulos. Além disso, constatou-se que nos momentos inicias do mergulho e ângulos de ataque elevados, as forças viscosas poderiam alcançar a mesma ordem de grandeza das forças de pressão., en=Loads of a generic free-fall lifeboat, forced into calm water are analysed with different simulation parameters. This captive motion case is studied using the CFD code ReFRESCO, which solves the RANS equations supplemented by a volume-of-fluid (VoF) model. The influence of numerical parameters is first analysed with laminar solutions. It was found that residuals should not exceed L2 < 5 × 10−4 and that grid refinements around the tip should expand gradually. Then a two-equation turbulence model was added. To avoid the contact line problem two solutions were tested: extrapolating the VoF field at the wall and using wall functions. The wall function approach yielded better results, and grids with a typical y1 + value of 300 (in water) presented a good compromise between sharp free surface capture and low y1 +. Finally, these recommendations are applied to compare laminar and turbulent solutions of captive motions with higher angles of attack. It was identified that maximum loads for turbulent solutions, stayed within a 6% deviation of laminar cases for small angles of attack. Furthermore, it was observed that greater angles of attack can contribute to viscous forces becoming of the same order as pressure forces for a short period during the initial dive part.}
{pt=Bote salva-vidas de queda livre, Impacto na água, Turbulência, Dinâmica dos fluidos computacional, Recomendações, Volume-of-fluid, en=Free-fall Lifeboat, Water Impact, Turbulence, Computational Fluid Dynamics, Volume of Fluid, Guidelines}

Novembro 26, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

António Domingos Simões Maximiano

WAVec

Especialista