Computational Fluid Dynamic (CFD) Study Investigating Wave Loads on a Torus at Deep Sea
Master thesis
![Thumbnail](/nmbu-xmlui/bitstream/handle/11250/2449843/Havard_Refvik_Masteoppgave2016.pdf.jpg?sequence=5&isAllowed=y)
View/ Open
Date
2016-12-15Metadata
Show full item recordCollections
- Master's theses (RealTek) [1826]
Abstract
In this thesis work has been done to validate the open-source CFD-software OpenFOAM ® and
its additional package waves2Foam in two dimensions, by comparing vertical forces from waves
and heave periods obtained numerically with experimental results. The aim of this validation
process was to establish a foundation for further investigation in three dimensions, so that trustworthy simulations of a large torus at deep sea can be performed. By implementing waves from
5th order Stokes theory, scaled from well documented experiments, an acceptable mesh and
setup was found after a series of grid dependency studies. For the heave test a similar grid dependency study was performed, showing that the numerical results followed the trend of the
experimental results. Finally, a simulation of the same waves was done in three dimensions,
measuring the forces and moments from waves on a halfway-submerged torus. This resulted in
plots showing some of the expected disturbances from interference within the torus, as well as
some very interesting pictures showing how interference cause the creation of a breaking wave
within the torus. I denne masteroppgåva har det først vore arbeida for å validere CFD-programvara OpenFOAM®
med tilhøyrande tilleggspakke waves2Foam i to dimensjonar. Dette har vore gjort ved å samanlikne
vertikale krefter frå bølgjer og eigenperiode frå dropptestar med eksperimentelle data. Målet med denne valideringsprosessen var å lage eit fundament for vidare undersøkingar i tre dimensjonar, så pålitelege simuleringar av ein torus på djupt hav kunne bli utført. Ved å implementere bølgjer frå 5. ordens Stokes teori, skalert frå vel dokumenterte eksperimenter, vart eit nøyaktigheitsstudie utført for å finne eit akseptabelt domene for bølgjetestar. For dropptestar vart ei same type nøyaktigheitsstudie gjort, somviste at trenden i dei numeriske resultata følgde dei eksperimentelle tett. Til slutt vart ei simulering av bølgjer gjort i tre dimensjonar, med måling av krefter og moment frå bølgjer på ein halvvegs nedsenka torus. Dette resulterte i grafar kor den forventa forstyrringa frå interferens på innsida av torusen blir vist, i tillegg til nokre svært interessante bilete av korleis interferensen byggjer opp ei brytande bølgje på innsida av torusen.