A GENERALISED UNSTEADY HYBRID DES/BEM METHODOLOGY APPLIED TO PROPELLER-RUDDER FLOW SIMULATION

A generalised hybrid viscous/inviscid flow model for the hydrodynamic analysis of marine propellers is presented. A Boundary Element Method (BEM) to predict propeller perturbation under inviscid-flow assumptions is combined with a Navier-Stokes solver to describe the viscous, turbulent flow with propeller effects recast as volume-force terms from BEM. In the present study, the viscous flow solution is based on a Detached Eddy Simulation (DES) model valid for unsteady flows. A numerical application is presented by considering a notional propeller-rudder assembly, and results from the hybrid DES/BEM solution are validated by comparisons with full DES. The validation study demonstrates the capability of the proposed hybrid viscous/inviscid flow model to describe transient propeller-induced flow perturbation and of propeller/rudder interaction in spite of the fact that the geometry of propeller blades is not resolved but described via a simple and fast volume force model.

Viene presentato un modello generalizzato ibrido per flussi viscosi/non viscosi per l'analisi idrodinamica di eliche navali. Un metodo agli elementi di contorno (BEM) per la previsione della perturbazione indotta dall'elica sotto l'ipotesi di flussi non viscosi è combinato con un solutore di tipo Navier-Stokes per la modellazione di un flusso turbolento viscoso in cui gli effetti dell'elica sono richiamati dal BEM come termini di forze di volume. Nel presente lavoro, la soluzione per flusso vioscoso è ottenuto mediante un modello di tipo Detached Eddy Simulation valido per flussi non stazionari. Un'applicazione numerica basata su un caso didattico di tipo elica-timone viene presentata ed i risultati ottenuti con modello ibrido DES/BEM sono validati mediante confronto con il modello puro DES. Lo studio di validazione dimostra la capacità del modello proposto ibrido per flussi viscosi/non viscosi di descrivere il transitorio della perturbazione indotta dall'elica sul flusso e della interazione tra elica e timone, sebbene le pale dell'elica non siano risolte direttamente, ma tramite un semplice veloce modello.