Verdere ontwikkeling van een praktisch toepasbaar numeriek model voor driedimensionale niet-lineaire watergolven en scheepsbewegingen (TWI.4197).

De in de praktijk gebruikte rekenmodellen voor het simuleren van 3-D oppervlaktegolven, al dan niet in wisselwerking met vaste constructies (havens, boorplatforms) of drijvende objecten (tankers), zijn in de regel gebaseerd op lineaire of zwak niet-lineaire modellen. Voor gedegen onderzoek en verantwoord ontwerpadvies behoeven deze methoden veelal aanvulling met metingen aan specifieke situaties voor gegevens omtrent de integrale en niet-lineaire aspecten.
In een eerdere fase van dit onderzoek is een 3-D model voor golfbewegingen en een 2-D model voor de interactie van golven met drijvende lichamen ontwikkeld. Het 2-D model voor lichaam-golfinteracties is gevalideerd en er is een 3-D code ontwikkeld waarmee hydrodynamische coëfficiënten en kleine vrije bewegingen van een bol berekend zijn. De techniek van de domeindecompositie is geïntroduceerd in de methode en haar bruikbaarheid is aangetoond. Veel aanvullend toegepast wetenchappelijk werk zal nog nodig zijn voordat er sprake is van een hulpmiddel dat zonder meer voor alle bedoelde toepassingen in de dagelijkse praktijk ingezet kan worden.
Wat betreft de ontwikkeling van het model voor de beweging van drijvende lichamen in golven is de afgelopen jaren gewerkt aan het valideren van de 2-D code en aan het bouwen van de equivalente 3-D code. Hiertoe zijn onder andere algoritmes voor de waterlijnbepaling en regridding van een drijvend lichaam ontwikkeld, alsmede voor de nauwkeurige bepaling van de relevante krachten op een lichaam. De eerste resultaten zijn behaald voor vrije bewegingen door een drijvend lichaam in 3-D.
Veel aandacht is besteed aan domeindecoinpositie. Met deze techniek is het mogelijk gebleken om zowel 2- als 3-D berekeningen te versnellen en het gebruik van parallelle systemen is zeer eenvoudig zodat een nog grotere versnelling bereikt kan worden. Zodoende kunnen golfvelden in grote gebieden gesimuleerd worden.

Om het bovenstaande te realiseren zal het onderzoek zich richten op:

1. een validatie van 3-D berekeningen voor een numerieke golftank met vrij bewegende en gedwongen bewegende lichamen met een eenvoudige geometrie;
2. uitbreiding naar 3-D berekeningen van meer realistische scheepsvormen, zowel vrij als gedwongen bewegend en verbonden met een afmeersysteem;
3. 3-D berekeningen aan golfvelden over gebieden met bodemoneffenheden en verschillende soorten begrenzingen; toepassing van domeindecompositie en parallelle architecturen.

Voor bestudering van deze onderwerpen zal aandacht besteed moeten worden aan een aantal technische problemen, zoals:

1. het beheersen van de gridbeweging, bijvoorbeeld door middel van een gemengd Eulers-Lagrangiaanse aanpak, met name rond de aansluiting van wateroppervlak en scheepsromp;
2. het verbeteren van de numerieke schema's voor de aansluiting van netwerken;
3. ontwikkeling en implementatie van effectieve absorberende randvoorwaarden voor 3-D golven;
4. het opstellen van convergentiecriteria voor domeindecompositieschema's; verbetering van de efficiëntie van de software.

Er zijn nog geen resultaten bekend.

Twee bedrijven en vier non-profit organisaties zijn bij dit project betrokken.

Prof.dr.ir. P.J. Zandbergen
Universiteit Twente
Faculteit Toegepaste Wiskunde
Vakgroep Toegepaste Analyse
Postbus 217
7500 AE ENSCHEDE.