Dissertação

{pt_PT=Hydrodynamic and Fluid-Structure Interaction analysis of a Windsurf Fin} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho consiste na criação de um modelo de Interacção Fluido-Estrutura (FSI), com o objectivo de estudar as cargas hidrodinâmicas induzidas pela ´agua numa quilha de Windsurf produzido pela F-Hot em materiais compósitos, bem como o estudo do seu comportamento mecânico quando em utilização. No decorrer do processo deste trabalho, ´e realizada a construção e subsequente calibração e validação dos modelos estruturais e hidrodinâmicos. Esses modelos são posteriormente acoplados com a finalidade de uma análise FSI. As condições analisadas para o estudo da quilha de Windsurf abrangem escoamentos com um número de Reynolds no intervalo de 3 x 10^5 a 10 x 10^5 assim como 3 diferentes ângulos de ataque. Estas condições representam as condições de navegação mais comuns em eventos de Slalom Windsurf. Quanto ao estudo do comportamento da quilha, três parâmetros diferentes são investigados: a força de sustentação da quilha, a deflexão máxima da quilha e o ângulo de torção na ponta da quilha. Para as simulações numéricas, foram utilizados dois software comerciais: ANSYS Workbench para a parte estrutural e Star CCM+ para a parte CFD do projecto. O processo aqui desenvolvido contribui para um melhor entendimento do comportamento estrutural da quilha, fornecendo resultados numéricos de maior precisão comparativamente a trabalhos anteriores. Esta tese de mestrado é parte de uma investigação em curso de uma quilha de Windsurf, contando com a colaboração de diferentes instituições em Portugal e no Reino Unido., en=This work concerns the creation of a Fluid-Structure Interaction (FSI) model with the purpose of studying the water-induced hydrodynamic loads on the composite Windsurf Slalom Fin produced by F-Hot, as well as its structural behaviour when in operation. Along the process of this work, the construction and a subsequent calibration and validation of a structural and hydrodynamic model is done. These models are then coupled together with the finality of an FSI analysis. The analysed conditions for the study of the Windsurf Fin comprises flow conditions with a Reynolds number in the range of 3 x 10^5 to 10 x 10^5 as well as three different angles of attack. This range covers the various sailing conditions most probable in a Windsurf Slalom event. As for the study of the Fin’s behaviour, three different parameters are investigated: the Fin’s Lift Force, the maximum Fin’s deflection and the twist angle at the Fin’s tip. For the numerical simulations, two commercial software were used: ANSYS Workbench for the Structural part and Star CCM+ for the CFD part of the project. The process here developed contributes to a better understanding of the Fin’s behaviour, providing better and more accurate numerical results compared to previous works. This MSc thesis is part of an ongoing investigation of a Slalom Windsurf Fin relying on the collaboration between different institutions in Portugal and the United Kingdom.}
{pt=Interação Fluido-Estrutura, Dinâmica dos Fluidos Computacional, Materiais Compósitos, Star CCM+, ANSYS, Quilha de Windsurf, en=Fluid-Structure Interaction, Computational Fluid Dynamics, Composite Material, Star CCM+, ANSYS, Windsurf Fin}

Novembro 25, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Leigh Stuart Sutherland

Centre for Marine Technology and Ocean Engineering (CENTEC)

Investigador Auxiliar

ORIENTADOR

José Manuel Da Silva Chaves Ribeiro Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar