Estudio hidrodinámico de un buque. Diferentes abordajes

Abstract

[Resumen] Este Trabajo Fin de Grado presenta un estudio hidrodinámico del Duisburg Test Case (DTCHull) mediante tres enfoques: dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis integral de la capa límite y el método estadístico de Holtrop–Mennen. Se realiza una simulación RANS bifásica en OpenFOAM con el modelo k–ω SST para obtener los campos de velocidad, presión y esfuerzo cortante sobre la carena. A partir de ellos se analizan los perfiles de capa límite y los gradientes de presión en proa, centro y popa, contrastando su coherencia física mediante modelos analíticos. Asimismo, se calcula la resistencia total al avance mediante CFD y Holtrop, comparándola con datos de referencia. Los resultados presentan un acuerdo razonable en orden de magnitud e permiten identificar os principais mecanismos de resistencia e as limitaciones asociadas a las hipótesis numéricas. O estudo ofrece unha visión integrada do comportamento hidrodinámico do casco.

[Resumo] Este Traballo de Fin de Grao presenta un estudo hidrodinámico do Duisburg Test Case (DTCHull) mediante tres enfoques: dinámica de fluídos computacional (CFD), análise integral da capa límite e o método estatístico de Holtrop–Mennen. Realízase unha simulación RANS bifásica en OpenFOAM co modelo k–ω SST para obter os campos de velocidade, presión e esforzo cortante na carena. Con estes datos analízanse os perfís de capa límite e os gradientes de presión en proa, centro e popa, contrastando a súa coherencia física con modelos analíticos. Tamén se calcula a resistencia total ao avance mediante CFD e Holtrop, comparándoa con valores de referencia. Os resultados mostran un acordo adecuado en orde de magnitude e permiten identificar os mecanismos dominantes de resistencia e as principais limitacións do modelo. O estudo ofrece unha visión integrada do comportamento hidrodinámico do casco.

[Abstract] This Final Degree Project presents a hydrodynamic study of the Duisburg Test Case (DTCHull) through three complementary approaches: Computational Fluid Dynamics (CFD), integral boundary-layer analysis, and the Holtrop–Mennen method. A two-phase RANS simulation is carried out in OpenFOAM using the k–ω SST model to obtain velocity, pressure and wallshear fields along the hull. These data are used to analyse boundary-layer profiles and pressure gradients at the bow, midship and stern, comparing their physical consistency with analytical models. The total resistance is also computed using CFD and Holtrop and compared with reference values. The results show reasonable agreement in order of magnitude and highlight the dominant resistance mechanisms and the main modelling limitations. The study provides an integrated view of the hydrodynamic behaviour of the hull