Numerical analysis of a hydrofoil in close proximity to free surface

Abstract

Bu çalışmada, serbest su yüzeyine yakın bir hidrofoilin hidrodinamik ve dalga yapma karakteristikleri sayısal tekniklerle değerlendirilmiştir. Deney sonuçları farklı derinlikler ve akış hızlarında RANS hesaplamalı akışkanlar dinamiği kodu ile karşılaştırılmıştır. Sayısal yaklaşımların serbest su yüzeyi deformasyonunun tahmini açısından kabiliyetleri değerlendirilmiştir. Özellikle yüksek Froude sayılarında, indüklenen dalga profillerinin, her yüksek mertebede zamana bağlı (kararsız) bir doğası olduğu gözlemlenmiştir. Akışın kararsız bir yapıya sahip olduğu RANS yöntemi ile görülmüştür. RANS analizlerinin belirsizliği, dalga genliği ve dalga direnci açısından da analiz edilmiştir. RANS sayısal tekniğinin belirsizliği incelenen hidrodinamik parametreler açısından doğrulanmıştır. Serbest su yüzeyine yakın hidrofoil hidrodinamik performansı da RANS sayısal tekniği ile değerlendirilmiştir.

In this study, the hydrodynamic and wave making characteristics of a submerged hydrofoil has been evaluated by numerical techniques. Experimental data available for different depths of submergence and flow velocities have been compared to the results obtained by a commercial RANS CFD code. The capabilities of the numerical approaches in terms of capturing the free surface deformation have been assessed. At high Froude numbers, the induced wave profiles have been observed to exhibit an unsteady nature by RANS numerical method. The uncertainty of the RANS package has also been analyzed for wave amplitude and wave resistance. RANS numerical technique has been validated in terms of the investigated hydrodynamic parameters. Hydrodynamic performance of the submerged hydrofoil variation of lift and drag with Froude number has also been assessed by RANS numerical technique.