Lokalno opterećenje i odziv strukture broda uslijed udaranja o valove

U kontekstu hidrodinamičkih opterećenja tankostjenih struktura, na lokalnoj odnosno globalnoj razini odziva udaranje o valove predstavlja vrlo bitan dio s obzirom da može uzrokovati ozbiljna oštećenja lokalnih elemenata konstrukcije kao i prouzrokovati prolazne globalne vibracije trupa plovnog objekta. U radu je razmatran direktni pristup proračunu tlakova uslijed udaranja o valove u preliminarnoj fazi projektiranja koji se zasniva na hidrodinamičkom modelu potencijalnog strujanja fluida. Napravljen je opsežan uvid u postojeće metode proračuna pri čemu je detaljno objašnjena poopćena Wagnerova metoda (PW) koja danas predstavlja jedan od osnovnih načina rješavanja problema udaranja. Osnovna jednadžba problema izražava se pomoću Greenovog trećeg identiteta uz korištenje Greenove funkcije Rankinovog tipa čije rješenje se dobiva numerički pomoću metode rubnih elemenata. Za potrebe ovog istraživanja osnovna metoda PW je u potpunosti implementirana u proračunski kod što je omogućilo detaljnu analizu svih njenih karakteristika. Analiza je uključivala ispitivanje konvergencije rješenja na temelju varijacije ulaznih parametara te određivanje optimalne veličine proračunske domene na slobodnoj površini. Uočeni nedostaci postojeće PW metode nastojali su se ukloniti razvojem unaprijeđene PW metode. U cilju postizanja točnije raspodjele potencijala brzine na oplakanoj površini tijela napravljena je desingularizacija istog. Potencijal brzine podijeljen je u dva dijela: na regularni i singularni dio. Pri tome je uvedena nova funkcija kojom se opisuje ponašanje rješenja u blizini kontaktne točke i koja predstavlja singularni dio potencijala. Također, uvedena je i nova Greenova funkcija, Kelvinovog tipa, s kojom nestaje potreba za diskretizacijom slobodne površine s obzirom da novo uvedena funkcija zadovoljava dinamički rubni uvjet na slobodnoj površini. Također, napravljena je analiza lokalnog odziva strukture uslijed udaranja o valove na primjeru jednostavne roštiljne konstrukcije brodskog dna. Proračun udarnih tlakova napravljen je poboljšanom poopćenom Wagnerovom metodom koji su zatim prebaceni na strukturni model konacnih elemenata korištenjem prostorne i vremenske interpolacije. S obzirom na krutu lokalnu strukturu problem odziva riješen je na kvazistatički način zanemarivanjem inercijskih sila strukture. Opterećivanje modela napravljeno je u nizu zamrznutih vremenskih trenutaka te je proračun proveden za svaki trenutak odvojeno. Na osnovu tako dobivenih rezultata analizirana je propagacija naprezanja u vremenu te pojava značajnih reznih sila pri nailasku na diskontinuitet u strukturi