Сообщений в теме: 178

[CenterRime]

Добрый день.

Для постройки экспедиционной лодки и серии катамаранов возникла необходимость разобраться с проведением расчетов гидродинамики малых судов.

Протестировали программу DualSPHysics
Программа достаточно понятная. Позволяет считать поведение потока жидкости и плавучесть объекта. Пока в программе плавучий обьект не может иметь самостоятельного вектора движения.
Соответственно можно посчитать или обтекание закрепленного объекта или поведение плавучего объекта в дрейфе.

Пакет OpenFoam предлагает достаточно развитые средства обсчета плавучих объектов с вектором движения. В роликах к пакету есть обсчет движения разворота катера под влиянием пропульсии двух винтов.
Параметры расчета задаются через xml файл. Есть GUI для задания параметров расчета написанный под FreeCad. На практике пока не удалось создать обсчетный файл с помощью GUI

Вопросы.
Есть ли примеры проведения расчетов CFD судна для OpenFoam или другого открытого ПО?
Есть ли другие возможности провести расчеты гидродинамики корпуса катамарана и лодки?

Сообщение отредактировал CenterRime: 21 марта 2023 - 11:43

[SSM_NN]

Есть ли другие возможности провести расчеты гидродинамики корпуса катамарана и лодки?

Если Вас так беспокоит гидроникамика и, тем более, рассчитывете на серию, то я бы рекомендовал обратиться к специалисту.

Заодно, при необходимости, можно и поверхности выгладить.

Экспертиза поверхностей, если я правильно помню, бесплатно

[CenterRime]

В первую очередь ищем возможности уменьшения рыскливости катамарана на фордаке.
Прямолинейное движение катамарана под мотором также требует постоянного подруливания.
Если катамаран толкнуть линейно или привязать против течения он обязательно встанет боком.

[Albert Nazarov]

В первую очередь ищем возможности уменьшения рыскливости катамарана на фордаке.
 

Эту задачу вы в CFD не решите...

[БАР]

1. Есть ли примеры проведения расчетов CFD судна для OpenFoam или другого открытого ПО?
2. Есть ли другие возможности провести расчеты гидродинамики корпуса катамарана и лодки?

1. Есть. Но они требуют глубокого знания гидромеханики, а не только умения нажимать кнопки на клавиатуре.

2. Есть. Они описаны в учебниках и книгах по гидромеханике. Эти расчеты делали еще в прошлом веке, до появления компьютеров. 

[CenterRime]

Компромисным решением является дружба с судомоделистами.
Аккумуляторы сейчас мощные и динамику судна под мотором можно посмотреть на модели.
Постараюсь проработать эту ветку.

Если есть соображения в каком учебнике можно поискать описание гидродинамики катамарана буду благодарен дельному совету.

При расчетах прочности корпуса, остойчивости, загрузки и плавучести используем Лира САПР и Free!Ship.
Программы позволяют проверить конструктивные решения и экономят часы и дни вычислений и натурных испытаний. Конечно учебники никто не отменял.

OpenFoam достаточно развитая среда гидродинамических вычислений.
Возможно имеет смысл разместить тему на их форуме и отзеркалить сюда обсуждение.

Сообщение отредактировал CenterRime: 21 марта 2023 - 14:22

[SSM_NN]

опять...

[Алексеев В.М.]

В первую очередь ищем возможности уменьшения рыскливости катамарана на фордаке.
Прямолинейное движение катамарана под мотором также требует постоянного подруливания.
Если катамаран толкнуть линейно или привязать против течения он обязательно встанет боком.

Добавим: если в голове пусто.
 

[Albert Nazarov]

При расчетах прочности корпуса, остойчивости, загрузки и плавучести используем Лира САПР и Free!Ship.
Программы позволяют проверить конструктивные решения и экономят часы и дни вычислений и натурных испытаний. Конечно учебники никто не отменял.
 

Как Лира поможет вам рассчитать прочность корпуса, просветите плиз?

[CenterRime]

Лира Сапр предоставляет ознакомительную полнофункциональную версию.
Можно проводить расчеты металлоконструкций с учетом сортамента по госту и пользовотельских профилей проката.
Можно расчитывать статические и динамические нагрузки, в том числе колебательные.
Официально импорт моделей в 3д форматах не поддерживается на практике можно загружать сложные модели. Сохранение моделей работает без ограничений по сложности.
Если строить ячеистые модели, можно рассчитывать прочность узлов.
Программа строит эпюры, величины нагрузок на ребра и узлы и смещения под нагрузкой.

При расчете закрепляли центр тяжести лодки и прикладывали нагрузки к корпусу.

Сообщение отредактировал CenterRime: 21 марта 2023 - 14:58

[Олег_К]

СhatGPT снова в гостях?)

[Albert Nazarov]

При расчете закрепляли центр тяжести лодки и прикладывали нагрузки к корпусу.

... на арене клоуны!

[БАР]

1. Компромисным решением является дружба с судомоделистами.
2. Если есть соображения в каком учебнике можно поискать описание гидродинамики катамарана буду благодарен дельному совету.

1. Только не забудьте про масштабный эффект. А для этого придется изучить теорию подобия.

2. Посмотрите книжку Крючков Ю.С., Лапин В.И. Парусные катамараны

Поищите в КиЯ (и других изданиях) статьи А.Назарова

Есть статья В. А. Поздеев; А. В. Бондаренко; А. П. Бойко РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ МНОГОКОРПУСНЫХ СУДОВ НА ЭТАПЕ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ     Там много ссылок.

Таких работ - море.

[БАР]

... на арене клоуны!

  Могу поделиться

[Алексеев В.М.]

Как Лира поможет вам рассчитать прочность корпуса, просветите плиз?

В "Байки от  Назарова"! Поскольку  эта тема про гидродинамику.  БАР!
 

[БАР]

В "Байки от  Назарова"! Поскольку  эта тема про гидродинамику.  БАР!

Я здесь не хозяин. 

[CenterRime]

Благодарю за статью.

В статье в основном разбирается вопрос буксировочного и волнового сопротивления. 

Эти величины можно рассчитать в программе Free!Ship. Как и в статье метод вычисления основан на обобщении экспериментальных данных от измерения сопротивления различных видов корпусов.

Эти вопросы достаточно популярно изложены в статье на Мастеркате

https://masterkat.ru...nyh-katamaranov
В основном в такого рода вычислекниях считают сопротивление одного корпуса и умножают на два.

 

Вопрос был не столько о форме понтона катамарана а о взаимном влиянии понтонов приводящему к рыскливости.

Скажем если толкнуть от берега байдарку ничего такого не произойдет. Байдарка пройдет метров десять и остановится по инерции.

Катамаран начинает разворот практически сразу как только получает прямолинейный импульс.

 

Одна составляющая явления дотаточно понятна - два судна на близких параллельных курсах движущиеся с скоростью превышающей порог начинают ощутимо притягиватся друг другу.

Это закон Бернулли.

Также понятно что поток между корпусами имеет турбулентность и у этой турбулентности есть частота с длинной волны близкой к ширине просвета между понтонами.

По этому принципу работают воздушные свистки и органные трубы.

 

В OpenFoam есть пример отображающей образование волн сжатия в органной трубе.

Вопрос в том как нивелировать этот эффект и как лучше понять природу такой турбулентности.

Сообщение отредактировал CenterRime: 21 марта 2023 - 19:10

[Danev]

///

В OpenFoam есть пример отображающей образование волн сжатия в органной трубе.

...

У нас сжимается вода? С какой частотой?

[БАР]

1. Эти вопросы достаточно популярно изложены в статье на Мастеркате

https://masterkat.ru...nyh-katamaranov
2. В основном в такого рода вычислекниях считают сопротивление одного корпуса и умножают на два.

3. Катамаран начинает разворот практически сразу как только получает прямолинейный импульс.

4. Одна составляющая явления дотаточно понятна - два судна на близких параллельных курсах движущиеся с скоростью превышающей порог начинают ощутимо притягиватся друг другу.

Это закон Бернулли.

5. Также понятно что поток между корпусами имеет турбулентность и у этой турбулентности есть частота с длинной волны близкой к ширине просвета между понтонами.

6. В OpenFoam есть пример отображающей образование волн сжатия в органной трубе.

1. Популярно, не значит правильно.

2. И получают ахинею. Вы забыли про учет взаимодействия, который в данном случае играет решающую роль. 

3. Это говорит только о том, что катамаран кривой. Нормальный идет прямо.

4. О каком пороге идет речь? Уравнение Бернулли справедливо для любой (!) скорости.

А корпуса, между прочим, жестко соединены между собой. Что компенсирует все поперечные силы. Какое притягивание?

5. Как было сказано на одном семинаре: "будем мерить турбулентность, проявляя компетентность". То что Вы написали - полная ерунда.

6. Про органную трубу коллега Danev написал выше. Это гвоздь не от той стенки.

[CenterRime]

У нас сжимается вода? С какой частотой?

 

Благодарю участников за конструктивное участие в обсуждении.

 

В воде хорошо распространяются продольные волны. Это происходит именно из-за того что вода плохо сжимается и проявляет высокую упругость. За счет распространения продольных звуковых волн в воде киты могут общатся на большие расстояния.

 

Итак между баллонами при движении действуют несколько процессов.

 

1. По закону Бернулли давление в потоке между баллонами меньше чем в окружающем потоке. При малых скоростях эффект незначителен, после набора скорости парусного или моторного хода эффект проявляется. В область меньшего давления устремляется вода из-под баллонов.

2. Волны от носов баллонов расходятся под углом в 18 градусов независимо от скорости хода. Под кормовой палубой они интерферируют. Период этих волн зависит от скорости и при пяти узлах примерно равен растоянию между баллонами.

3. Поток обтекает баллоны не ламинарно и на скорости возникает турбулентность.

4. То что в узкой щели вода может вести себя так же как воздух и образует колебания доказывают гудящие водопроводные краны. Вполне допускаю что на 5 узлах эфектом можно пренебречь. Хотя винты и шверты на парусном ходу могут вибрировать и выть достаточно сильно. На форуме можно найти эти сообщения.

 

Очевидно что описанная волновая система может иметь дополнительные факторы и не устойчива по многим параметрам.

 

Про то что гипотетически должны существовать катамараны которые не рыскают на курсе охотно верю. Однако вопрос имено в том как повторить это чудо в серии.

Может нужно киль правильно поставить в точке схождения волн от носов балонов, а может носы или корму заузить. Обоснованного ответа пока нет.

 

Именно поэтому в заголовке темы указано что речь идет о программном моделировании процессов гидродинамики малых судов. В первую очередь катамаранов и тримаранов.
Народ моделировал катамаран в siemens star ccm+ Судя по картинкам рендера ничего кроме повышения скорости потока между балонами Сименс не показал.

Примерно тот же результат в DualSPHysics. Очевидно что или параметры расчета заданы не верно или программа не учитывает все волновые взаимодействия.

Результат расчетов катера в OpenFoam выглядит гораздо убедительнее.

https://www.youtube....h?v=MnXSo496zds

https://www.youtube....h?v=pcoZfegwxTQ

 

 

Первое что приходит на ум это узкие ножевидные понтоны катамарана.

Узкие понтоны уменьшают перетекание потока из-под понтона в центральную область. По этому принципу работают закрылки на киле яхты и на концах крыльев самолета.

Также уменьшается волнообразование от носов понтонов.

 

Сообщение отредактировал CenterRime: 22 марта 2023 - 01:20

[Danev]

...В воде хорошо распространяются продольные волны. Это происходит именно из-за того что вода плохо сжимается и проявляет высокую упругость. За счет распространения продольных звуковых волн в воде киты могут общатся на большие расстояния.

...

Так какую частоту колебаний между корпусами дает "органный эффект"? И на какую составляющую сопротивления он влияет?

[БАР]

а) В воде хорошо распространяются продольные волны. 

1. По закону Бернулли давление между баллонами меньше чем в окружающем потоке. При малых скоростях эффект незначителен, после набора скорости парусного или моторного хода эффект проявляется.

2. Волны от носов баллонов расходятся под углом в 18 градусов независимо от скорости хода. Под кормовой палубой они интерферируют. Период этих волн зависит от скорости и при пяти узлах примерно равен растоянию между баллонами.

3. Поток обтекает баллоны не ламинарно и на скорости возникает турбулентность.

4. То что в узкой щели вода может вести себя так же как воздух и образует колебания доказывают гудящие водопроводные краны. Вполне допускаю что на 5 узлах эфектом можно пренебречь. Хотя винты и шверты на парусном ходу могут вибрировать и выть достаточно сильно. На форуме можно найти эти сообщения.

5. Про то что гипотеически должны существовать катамараны которые не рыскают на курсе охотно верю. Однако вопрос имено в том как повторить это чудо в серии.

Может нужно киль правильно поставить в точке схождения волн от носов балонов, а может носы или корму заузить. Ответа то нет пока.

а) Продольные волны (упругие) и корабельные (гравитационные) имеют совершенно разную физическую природу. Общего между ними - только название: волны.

1. И что из этого следует?

2. Эта скорость зависит от расстояния между баллонами. Пусть для Вашего судна будет так.

3. При разговоре о яхтах - забудьте слово "ламинарное течение". Условия движения таковы, что даже на очень маленьких скоростях обтекание будет турбулентным. За исключением очень короткого участка, измеряемого сантиметрами.

4. У Вас - широкая щель. Поперечный клиренс катамарана большой по сравнению с длиной корпуса.

Пение винтов/швертов с обсуждаемым вопросом не связаны никак.

5. Это вопрос культуры производства. К гидромеханике отношения не имеет. Если речь зашла о каком-то киле, то его надо смещать в корму как можно дальше. 

[CenterRime]

Так какую частоту колебаний между корпусами дает "органный эффект"? И на какую составляющую сопротивления он влияет?

Хорошо.
Общими усилиями мы предположили что на рыскливость катамарана наибольшее влияние может оказывать закон Бернулли.
Поток устремляющийся из-под понтонов в центральную область пониженного давления стремится сдвинуть понтоны.
Поскольку понтоны закреплены между собой и волновая система неустойчива возникают силы разворачивающие катамаран.

Вопрос.
Если сделать понтоны ножевидными и заглубить метра на два будет ли проявлятся эффект неустойчивости курса?

PS. Киль размещают по центру бокового сопротивления. Это расположение обеспечивает центровку. Как можно дальше на корму выносят перо руля.
Культура производства непосредственно не влияет на остойчивость и непотопляемость судна. Титаник был сделан культурно.

Сообщение отредактировал CenterRime: 22 марта 2023 - 01:49

[Danev]

Хорошо.
Общими усилиями мы предположили что на рыскливость катамарана наибольшее влияние может оказывать закон Бернулли....

Все-таки рассмотрите для начала взаимное расположение ЦТ и ЦБС.

[CenterRime]

Все-таки рассмотрите для начала взаимное расположение ЦТ и ЦБС.

Благодарю Вас за конструктивное участие в обсуждении.

Предположим мы положили на воду бревно и толкнули.
Бревно пойдет прямо, это легко проверить.
Сколотим плот из семи бревен.
Таким плотом управляется один сплавщик с багром. Соответственно разворачивающее усилие небольшое.

Два человека с веслами от каное сидящие на носу сплавного катамарана могут грести только попеременно по 5-10 гребков - это проверено на практике.
Если посадить этих двух гребцов на корму управляемость становится лучше примерно в полтора раза.
Эта же закономерность верна для распашных весел. Установка пары весел на корме более управляема чем установка пары весел в носовой части.

Предположим мы посадили гребцов посередине. В этом случае ЦБС и ЦТ совпадают.
Гребцы смогут грести только попеременно - это легко проверить и уже проверено.

Сделали деревянную модель с круглыми понтонами. Постараюсь откатать ее на пруду с различной загрузкой и точкой приложения тяги.
Также постараюсь сделать модель того же веса с понтонами из двух вертикальных досок.
Можно будет измерить радиус циркуляции.

Возможно влияние оказывает большое лобовое сопротивление носов круглых баллонов.
Но почему не разворачивает плот?

Сообщение отредактировал CenterRime: 22 марта 2023 - 12:00