Hydrodynamikk MAS 116 Vår 2019

Transkript

1 Hydrodynamikk ( tallet): Vannbevegelse; læren om væskers (gassers) bevegelse Hydrodynamikk MAS 116 Vår 2019 Eksempel på virveldannelse bak et legeme i strømmende væske (Kármáns virvelgate). Thore C. Thuestad Campus - Kronstad Våren

2 Strategisk forankring HVL: Norge: Bergen: 2

3 Introduksjon Havteknologi -> Hydrodynamikk fellesnevner! 3

4 Velkommen til MAS116 Hydrodynamikk! Faglærer: Thore C. Thuestad 62 år, gift og 2 vokse barn Utdannet fra NTH/NTNU Marin Teknologi Konstruksjonsteknikk og Hydrodynamikk + Økonomiutdannelse BI. 35 års industrierfaring Marin Teknikk-relaterte fagområder SINTEF Marin Teknikk (Ocean), Hydro O&G, Statoil / Equinor Erfaring fra Prosjektering, Bygging, Drift & Vedlikehold, Forskning & Utvikling Nasjonalt & Internasjonalt Ansatt HiB / HVL Kontor: C206 4

5 Introduksjon - Emnebeskrivelse Emnet omhandler utvalgte sentrale områder innen marin hydrodynamikk: 1. Lineær bølgeteori og beregning av hydrodynamisk trykk og partikkelbevegelser i en bølge. Tema 1 5

6 Introduksjon - Emnebeskrivelse Emnet omhandler utvalgte sentrale områder innen marin hydrodynamikk: 1. Lineær bølgeteori og beregning av hydrodynamisk trykk og partikkelbevegelser i en bølge. 2. Beregning av krefter på slanke konstruksjoner i marint miljø, Morrisons ligning. Tema 1 Bølgekrefter på en konstruksjon Tema 2 6

7 Introduksjon - Emnebeskrivelse Emnet omhandler utvalgte sentrale områder innen marin hydrodynamikk: Tema 1 1. Lineær bølgeteori og beregning av hydrodynamisk trykk og partikkelbevegelser i en bølge. 2. Beregning av krefter på slanke konstruksjoner i marint miljø, Morrisons ligning. 3. Beregning av motstand for skip basert på modellforsøksresultater: Skipsmotstand - oppdelingen av skips motstand i ulike komponenter. Tema 3 Tema 2 7

8 Introduksjon - Emnebeskrivelse Emnet omhandler utvalgte sentrale områder innen marin hydrodynamikk: Tema 1 1. Lineær bølgeteori og beregning av hydrodynamisk trykk og partikkelbevegelser i en bølge. 2. Beregning av krefter på slanke konstruksjoner i marint miljø, Morrisons ligning. 3. Beregning av motstand for skip basert på modellforsøksresultater: Skipsmotstand - oppdelingen av skips motstand i ulike komponenter. Tema 3 4. Grunnleggende propellteori: Beregninger for valg av optimal propell basert på modellserier. Fremdriftseffekt Tema 2 Tema 4 8

9 FREMDRIFTSPLAN VÅR -19 MAS116 HYDRODYNAMIKK KLASSE 17HMMT 9

10 FREMDRIFTSPLAN VÅR -19 MAS116 HYDRODYNAMIKK KLASSE 17HMMT, forts 10

11 MAS116 Hydrodynamikk; våren 2019 Forelesninger varierende rom ->TimeEdit Tirsdag: Sted: TimeEdit Onsdag: Sted: TimeEdit men > Torsdag: Sted: TimeEdit Eksempler - frivillig Noe i klasserom Mye på egenhånd Obligatoriske Øvinger innlevering gjennom semester (inntil 4stk). Bestått / Ikke bestått. Studentassistent. Obligatorisk Lab-forsøk 2 stk som gruppearbeid. Bestått / Ikke bestått Obligatorisk deltakelse & rapport innlevering. 4 grupper a 5, 1 gruppe a 6 studenter = 26 studenter. Bruk av elektroniske hjelpemidler forutsettes kjent: MATLAB, EXCEL etc..men ikke ved eksamen. 11

12 Canvas 12

13 Pensum 13

14 Råd & Anbefalinger MAS 116 -> 10studiepoeng -> 27t pr. studiepoeng -> 270timer innsats -> 15-17timer/uke Tilbakemeldinger fra tidligere kull: Vanskelighetsgrad & arbeidsomfang i faget: Meget høyt / Høyt Læringsutbytte av undervisningstimene: Høyt Anbefalinger: Og: Bruk tiden og jobbe kontinuerlig med faget over tid(modningsfag) og regneøvinger (masse)! Gjerne jobbe i grupper hjelp og støtte for hverandre / dele. Være tilstede ikke egnet for selvstudium skippertak i forkant av eksamen er garantert en dårlig løsning. 14

15 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter tid = konstant tid = varier 15

16 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Marine konstruksjoner og skip utsettes for krefter fra bølger, strøm og vind. Kunnskap om krefter og kreftenes virkning på konstruksjonen er derfor viktig for å kunne operere trygt på havet. Emnet gir en relevant teoretisk bakgrunn for beregning av dynamiske (tidsavhengige) krefter fra bølger og strøm (vannbevegelse) på marine konstruksjoner og skip. 16

17 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Dynamisk (tidsavhengig) belastning adskiller seg fra statisk belastning ved at den: Gir tidsavhengig løsning Fremkaller treghetskrefter i konstruksjonen 17

18 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Krefter og bevegelser for marine konstruksjoner Newtons 2. bevegelses lov (1687): «Når et legeme påvirkes av en ytre kraft F vil legemet få en akselerasjon i kraftens retning» F = ma der: F = kraften m = massen.. a = akselerasjonen ( ƞ ) 18

19 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Ordner ligningen og får (for 3-retning): hvor leddene kalles: Indre krefter => Masse M, (Dempning B, Stivhet C) fokus i MAS102 Stålkonstruksjoner (statisk) / MAS121 Marinteknisk Analyse (dynamisk) (valgfag H19) Og hvor:... ƞ, ƞ, ƞ Yter krefter / drivende krefter respons, hhv akselerasjon, hastighet, forskyvning Ukjente størrelser => Dynamiske bølgekrefter, fokus i MAS116 Hydrodynamikk. => Løsning av disse er fokus i MAS121 Marinteknisk Analyse (valgfag H19) 19

20 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter 20

21 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Oseberg A+B Tøyningsmåling Bølgemåling 21

22 Introduksjon Tema 1 & 2: Lineær bølgeteori & Bølgekrefter Et lite apropos: Beregner respons, ƞ 3 (Design) Måler respons, ƞ 3 (Measured) 22

23 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon (kn) 23

24 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon Geometri Skalering? Modelltesting Skip Lab. resultater 24

25 CFD-beregninger, trykkfordeling på et skip 25

26 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon - Kontraktfestet - Reduserte kostnader - Høyere hastighet 26

27 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon 27

28 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon 28

29 Introduksjon Tema 3 & 4: Skipsmotstand & Propulsjon 29

30 Laboratorieøvinger MorisonLab & SkipsLab MorisonLab SkipsLab 30

31 Lab-plan og gjennomføring Gruppearbeid 26(?) studenter -> 5 grupper 4 grupper a 5 studenter, 1 gruppe a 6 studenter Gjennomføres i uke 11 og uke 15 Tirsdag: (10.00, 12.00, 14.00) Onsdag: (10.00, 12.00) Etablere grupper gjøres på Canvas av studentene selv. Obligatorisk krav: Lab rapporter (2 stk) levert innen frist og godkjent. Leveringsfrist: Innen fredag i påfølgende uke. Lab_uke 11 -> kl Lab_uke 15 -> kl

32 Introduksjon Tematisk oversikt innhold i Hydrodynamikk (MAS116) Vår-19 Lineær bølgeteori for regulære bølger & Bølgekrefter Irregulær sjø/bølger & miljøstatistikk Motstand skip & modellforsøk (skalering) Propulsjon & valg av propell Forsøk i slepetank MorisonLab & SkipsLab 32