CFD - računalno ispitivanje hidrodinamike trupa
BN 234Jedan od najtežih zadataka koje ima projektant plovila je osigurati povoljne hidrodinamičke značajke, i pritom zadovoljiti sve ostale projektne zahtjeve. Naši brodograđevni stručnjaci iz Zagreba komercijalizirali su zanimljivo programsko rješenje koje će uvelike pomoći u projektiranju malih plovnih objekata
Oduvijek je trošak za razvoj trupa činio jedan od najvećih izdataka u proračunu razvoja, a onda i u konačnoj cijeni brodice. Nakon što se nacrta cijelo plovilo, zajedno s nadgrađem, ono se prije same proizvodnje mora temeljito ispitati. Postupak se dosad uglavnom sastojao od ispitivanja modela u manjem mjerilu u bazenu, a potom i prototipa. Sve to za sobom je povlačilo velike troškove u dugom vremenskom periodu.
Od tada pa do danas promijenile su se dvije velike stvari. Brodske modelare zamijenili su kompjutorski upravljane CNC glodalice, a modele i testne bazene posebni programi za projektiranje plovnih objekata. Jedan od najtežih zadataka koje ima projektant plovila je osigurati povoljne hidrodinamičke značajke, i pritom zadovoljiti sve ostale projektne zahtjeve.
Naši brodograđevni stručnjaci iz Zagreba komercijalizirali su jedno zanimljivo programsko rješenje koje će nam uvelike pomoći u projektiranju malih plovnih objekata. Ono je nazvano CFD - Computational Fluid Dynamics.
Što je to CFD i koje mu je područje primjene?
Computational Fluid Dynamics, na engleskom CFD (www.cloudtowingtank.com), nam omogućuje da stvorimo simulacije koje su vrlo bliske stvarnosti kako bismo ispitali neki proces ili fenomen. To je posebno bitno u industrijama gdje eksperimentalni pristup nije moguć, siguran ili financijski isplativ. Koristi ga se u agronomiji, arhitekturi, biologiji, brodogradnji, farmaceutskoj i kemijskoj industriji, medicini, nuklearnim postrojenjima i svemirskoj industriji. Današnje metode računalnih simulacija u brodogradnji skoro da se podudaraju s bazenskim ispitivanjima, što je prava revolucija, kako cijenom tako i samim rezultatima. Neki stariji programski izračuni prilično su odstupali od bazenskih testiranja, i nisu bili dorasli zahtjevima koje su projektanti stavljali pred njih.
Strujanje fluida oko plovila
3D model plovila
Do razvoja novih pouzdanih programskih rješenja nije se došlo preko noći. Pojednostavljeno rečeno, CFD predstavlja kombinaciju mehaničkog i računalnog inženjeringa koja omogućava primjenu znanja i iskustava s područja mehanike fluida i koristi ih za izradu modela i simulacija.
Bilo da se radi o jedrilici ili motornom plovilu, projektant uvijek teži postići što manji otpor kako bi brod postigao što veću brzinu sa snagom koja mu stoji na raspolaganju. Forma broda, odnosno krivulje i plohe koje opisuju plovilo, predstavljaju ostavštinu koja se tisućama godina prenosila s koljena na koljeno. Crtanje forme plovila ponajprije je umjetnička aktivnost, i tek onda inženjerska. Stoga je razvoj ovih programa a što je vidljivo u ponudi novih plovila korak u novu eru projektiranja.
Generiranje valova povećanjem brzine
Računalna simulacija gliserske forme dna u programskom paketu Cloud Towing Tank
Strujanje fluida oko plovila
Jednom kada nastane forma plovila, treba provjeriti njezine hidrodinamičke karakteristike. U brodograđevnoj industriji za tu svrhu tradicionalno se koristi eksperimentalna metoda ispitivanja modela plovila u bazenu, poput onoga u zagrebačkom Brodarskom institutu. Radi se o pristupu koji je vrlo precizan, te i dalje predstavlja glavni način određivanja otpora broda i karakteristika. Međutim kad je riječ o rekreacijskim jahtama i brodicama, ova metoda je često previše skupa i dugotrajna. Metoda ispitivanja modela u bazenu ne dozvoljava brze preinake koje su česte prilikom razvoja trupova brodica.
Hrvatsko znanje pretočeno u CFD
Cloud Towing Tank je programska podrška hrvatske tvrtke koja nudi numeričke proračune hidrodinamičkih karakteristika plovila pomoću metode računalne dinamike fluida. Radi se iskusnom timu koji su osnovali inženjeri brodogradnje, specijalisti u svojoj struci, koji nude svoje usluge na svjetskom brodograđevnom tržištu. Pomoću softverske podrške Cloud Towing Tank možete efikasno i točno dobiti otpor i propulzijsku snagu potrebnu za pogon plovila da bi se postigla željena brzina, i tako uvelike pomoći u projektnom procesu. Budući da se radi o pristupačnoj metodi, mogu se provesti proračuni već u ranoj projektnoj fazi, čime se mogu izbjeći kasniji problemi, što znači da će se projektirati efikasnije i brže plovilo. Glavna karakteristika Cloud Towing Tank programske podrške usluge je brz odziv, koji je prepoznat kao važan zahtjev modernog projektnog procesa. Otpor broda može se ispitati unutar par dana, i tako brzo ispitati razne varijante i ideje koje projektantski tim može imati, poput promjena na formi broda, dodavanje raznih privjesaka, različitih varijanti kormila i slično. Čak i najmanji projekti mogu koristiti Cloud Towing Tank, te tako koristiti zadnji krik tehnologije kako bi isprojektirali brže i ekonomičnije plovilo.
000000
Da bi se neka ideja, odnosno skica ili nacrt podvrgnuli testiranju pomoću CFD-a potrebna je 3D geometrija plovila (STL, IGS format ili slično) i glavne karakteristike plovila: dužina, širina, visina, gaz te raspon brzina plovila. Sve dalje je u rukama CFD programa. Nakon CFD analize i izračuna sve je spremno za izradu kalupa za izgradnju brodice. Finalni proizvod, gotova brodica bi u plovidbi trebala imati slične ili iste maritimne karakteristike onima koje je dala CFD analiza i izračun, a ne neke napovoljne koje će negativno utjecati na sigurnost u plovidbi, ali i mišljenje krajnjih korisnika, samih nautičara.
...
