Study the influence of the relative position of two vessels moving in parallel on their hydrodynamic characteristics

Эксплуатация судна сопровождается ситуациями, в которых оно испытывает дополнительные нагрузки от близости твёрдых границ, таких как плавание в ограниченном фарватере, расхождение судов на малых расстояниях, погрузочные операции. Для грамотного осуществления подобных операций необходима заблаговременная оценка возможные нагрузок и учёт гидродинамического влияния между судами или судном и твёрдой поверхностью. Целью данной работы является изучение влияния взаимного положения двух судов на гидродинамическое взаимодействие между ними, а также оценка возможного взаимодействия между судами при операциях погрузки/разгрузки на глубокой воде. Гидродинамическое взаимодействие выражается в изменении полей давления и скорости при непосредственной близости нескольких судов, изменении поперечной и продольной гидродинамических сил и моментов рыскания, действующих на оба объекта. Для определения влияния относительных расстояний между судами на их гидродинамическое взаимодействие во время разгрузочных операций проведён ряд численных экспериментов. Смоделировано обтекание потоком вязкой несжимаемой жидкости двух судов типа KVLCС2, находящихся на различных относительных расстояниях друг от друга. Математическое моделирование турбулентного потока основано на решении уравнений Рейнольдса и проведено с помощью открытого программного пакета OpenFOAM. Для моделирования турбулентности использованамодель турбулентности. Результаты численного моделирования обработаны и проанализированы, они находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными. Вычислены максимальные силы и моменты, возникающие при взаимодействии судов при их различном взаимном положении. Hydrodynamic interaction between ships continues to be a major field of research, considering that during different stages of the investment ship’s life, ship is exposed to the presence of a close rigid boundary such as sailing in restricted areas, overtaking and encountering at small distances with other ship or during investment operation such as lightering operations. In order to perform lightering operations safely, the knowledge of the interaction effects between both ships is very important. The aim of this article is to study the changes in velocity and pressure fields resulting from the presence of the two ships in close proximity, evaluating the longitudinal and transverse forces as well as yaw momentum affecting both ships, determining their relationship to the relative longitudinal position of the two ships as well as to predict the ship-to-ship interaction during lightering operations in deep water. A series of systematic computations were performed on two KVLCC2 hulls advancing in deep water and calm weather with the same constant low speed (full scale speed 4kt) in order to investigate the influence of the relative longitudinal separations on the hydrodynamic interaction forces and moments during the lightering operation. OpenFOAM, an open-source CFD packet was used for carrying out the simulations, RANS method was used for turbulence modeling and the well-known turbulent model was used to close RANS equations. Numerical results have been post-processed, analyzed, compared and found to be of a good agreement with the experimental results. Maximum forces and moments and their relation with longitudinal position were computed.