Estudio CFD de la influencia del método utilizado para modelar la superficie libre en la resistencia al avance del buque: estudio comparativo entre VOF Y CLSVOF

Abstract

[Resumen]: El objetivo principal de este Trabajo Fin de Máster es el estudio del comportamiento de la superficie libre entre dos fluidos (agua y aire) en una aplicación naval. Para conocer cómo se comporta la interfaz, será necesario conocer las ecuaciones que gobiernan el movimiento de esos fluidos, así como los procedimientos de discretización, imprescindibles para su resolución mediante tecnología CFD. Se proponen dos métodos de resolución: VOF y LS. El propósito es acoplar el método LS con el VOF (partiendo de que los resultados de VOF han sido verificados por muchos autores) para aprovechar las ventajas que los dos métodos tienen por separado. Después de analizar detalladamente cada método, se realizará un ensayo de CFD con VOF y otro con CLSVOF (el acoplamiento de los dos métodos). Se compararán los resultados relativos a perfil de velocidades, altura de ola en la estela, presiones y resistencia al avance. Se concluirá si el acoplamiento es idóneo o no para el estudio de la interfaz.

[Resumo]: O obxectivo principal deste Traballo Fin de Máster e o estudo do comportamento da superficie libre entre dous fluídos (auga e aire) nunha aplicación naval. Para coñecer como se comporta a interface, cómpre coñecer as ecuacións que gobernan o movemento deses dous fluídos, así como os procedementos de discretización, imprescindibles para a súa resolución mediante tecnoloxía CFD. Propóñense dous métodos de resolución: VOF e LS. O propósito é acoplar o método LS co VOF (partindo de que os resultados de VOF foron verificados por moitos autores) para aproveitar as vantaxes que ámbolos dous teñen por separado. Logo de analizar detalladamente cada método, realizarase un ensaio de CFD con VOF e outro con CLSVOF (o acomplamento entre os dous métodos). Compararanse os resultados relativos a perfil de velocidades, altura de ola na estela, presións e resistencia ó avance. Concluirase se o acoplamento é idóneo ou non para o estudo da interface.

[Abstract]: The main goal of this Master Final Project is the study of the behaviour of the free surface between two fluids (water and air) in a naval application. In order to know how the interface behaves, is necessary to know the governing equations for the fluid movement, as well as the discretization procedures, which are essential for the solution by CFD technology. Two solution methods are proposed: VOF and LS. The purpose is to couple both LS and VOF methods (based on the fact that VOF results have already been verified by many authors) to make the most of the advantages each one has on its own. After analysing each method in detail, two trials will be run. One with VOF and another with CLSVOF (the coupling of both methods). Results of velocity profile, wave height in the wake, pressures and drag will be compared. A decision about the suitability of the coupling will be made as a conclusion.