Analysis of interaction between ship bottom air cavity and boundary layer

机械 边界层 阻力 弗劳德数 空化 压缩性 唤醒 海洋工程 涡流 计算流体力学 流量(数学) 工程类 物理
作者
Eduard Amromin
出处
期刊:Applied Ocean Research [Elsevier BV]
卷期号:59: 451-458 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.apor.2016.03.009
摘要

The successful designs of hulls for ships employing drag reduction by air bottom cavitation have been based on solutions of inverse problems of the theory of ideal incompressible fluid. However, prediction of the drag reduction ratio, the air demand by ventilated cavities and the cavity impact on the hull–propeller interaction is impossible in the framework of this theory because all mentioned characteristics depend on interaction of air cavities with the ship boundary layers. Because the known CFD tools are not fitted to ventilated cavitation at low Froude numbers, an analysis of this interaction requires a novel flow model. This model includes the incompressible air flow in the ventilated cavity, the compressible flow of a water–air mixture in the boundary layer on cavities and downstream of them and the curl-free incompressible outer water flow. The provided 2D computations employing this model allows for explanations of the earlier observed effects and for prediction of the air demand by ventilated cavities. The computed velocity profiles downstream of cavities are in the accordance with the available experimental data.
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