Η επίδραση της τραχύτητας στην αντίσταση

Η επίδραση της τραχύτητας στην αντίσταση (EL)

Βενέτης, Αναστάσιος (EL)

Venetis, Anastasios (EN)

ntua (EL)

Τζαμπίρας, Γεώργιος (EL)

Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος (EL)

Τριανταφύλλου, Γεώργιος (EL)

bachelorThesis

2016-07-29T07:24:27Z

2016-07-29

2016-07-07

Στόχος της παρούσας διπλωματικής ήταν ο προσδιορισμός της μεταβολής της αντίστασης λείας, επίπεδης, ορθογωνικής πλάκας αλουμινίου που προκαλείται από βαφές πλοίων όπως και από τεχνητή τραχύτητα. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν με τεχνητή τραχύτητα περιελάμβαναν γυαλόχαρτα καθώς και τεχνητούς μικροοργανισμούς μόλυνσης. Το σύνολο των μετρήσεων αφορούσε αριθμούς Reynolds από 4.0x105 έως 4.5x106. Αρχικώς, δημιουργήθηκε πειραματική διάταξη για τη στήριξη της ορθογωνικής πλάκας στο φορείο της δεξαμενής και την ενίσχυση της ακαμψίας της. Για λόγους ευθυγράμμισης τοποθετήθηκαν σύρματα στην πλώρη, στο μέσο και στην πρύμνη της πλάκας προκαλώντας σημαντική αύξηση της αντίστασης. Για τον υπολογισμό και αφαίρεση της συγκεκριμένης συνιστώσας της ολικής αντίστασης δημιουργήθηκε εκ νέου διάταξη στήριξης ενός σύρματος με τη μορφή υδροτομής. Το βρεχόμενο μήκος σύρματος και η γωνία στήριξης αυτού στο νερό ήταν ίδια με την πλάκα. Στη συνέχεια, η μετρούμενη αντίσταση του σύρματος αφαιρέθηκε από την ολική αντίσταση της πλάκας Οι πειραματικές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν κοντά στον κρίσιμο αριθμό Reynolds για επίπεδη ορθογωνική πλάκα. Για να εξασφαλιστεί τυρβώδης ροή σε όλο το μήκος της πλάκας έγινε πειραματική διερεύνηση για την επιλογή κατάλληλου διεγέρτη τύρβης. Ως διεγέρτες χρησιμοποιήθηκαν σύρματα διαμέτρου 0.8, 0.9, 1,0, 1,128 και 1,3 mm κολλημένα στο 5% του ολικού μήκους της πλάκας από το άκρο πρόσπτωσης. Αφού επιλέχθηκε ο κατάλληλος διεγέρτης τύρβης πραγματοποιήθηκαν δοκιμές αντίστασης της πλάκας για διάφορες βαφές. Συγκεκριμένα, δοκιμάστηκαν τρεις βαφές πολυουρεθάνης, δύο βαφές σιλικόνης και μία ακρυλική βαφή. Δύο εκ των βαφών πολυουρεθάνης και η μία βαφή σιλικόνης ήταν βαφές antifouling υπό ερευνητικό στάδιο. Το σύνολο το βαφών προέρχεται από την διδακτορική διατριβή της Ε. Κιοσίδου. Στο επόμενο στάδιο πειραμάτων αυξήθηκε η τραχύτητα της πλάκας με χρήση γυαλόχαρτου σε όλη την βρεχόμενη επιφάνειά της, με στόχο το προσδιορισμό του ισοδύναμου ύψους τραχύτητας. Για τις ανάγκες των συγκεκριμένων πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν γυαλόχαρτα κοκκομετρίας grit-40 και grit-80. Επίσης, έγινε διερεύνηση για το κατά πόσον η θέση της τραχύτητας επηρεάζει την αύξηση της αντίστασης και για το λόγο αυτό τα πειράματα επαναλήφθηκαν για κάλυψη της πλάκας μέχρι το 5% του μήκους της από το άκρο πρόσπτωσης. Ύστερα, δημιουργήθηκε τεχνητό πλακίδιο fouling από πραγματικούς οργανισμούς που αναπτύχθηκαν στα νερά της Ελευσίνας μέσα σε χρονικό διάστημα ενός έτους. Για τη κατασκευή του πλακιδίου οι γεωμετρίες σαρώθηκαν με 3D Scanner για να ψηφιοποιηθούν. Στη συνέχεια, με χρήση του προγράμματος Rhinoceros και βάση φωτογραφιών ρεαλιστικού fouling δημιουργήθηκε το πλακίδιο. Ωστόσο, τα συγκεκριμένα πειράματα αφορούν τη συνέχιση της παρούσας διπλωματικής και θα μελετηθούν ενδελεχώς στο μέλλον. Ταυτόχρονα με τα πειράματα, υπολογισμοί αντίστασης για την λεία επίπεδη ορθογωνική πλάκα έγιναν με αριθμητικές μεθόδους χρησιμοποιώντας το κώδικα CFD του καθηγητή Γ. Τζαμπίρα. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των πειραματικών αποτελεσμάτων. (EL)

Βαφές (EL)

Διεγέρτες τύρβης (EL)

Λεία ορθογωνική πλάκα (EL)

Roughness (EL)

Ρύπανση (EL)

Stimulator (EL)

Τραχύτητα (EL)

Coatings (EL)

Flat plate (EL)

Fouling (EN)

Ελληνική γλώσσα

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής (EL)

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Ψηφιακό Αποθετήριο της Κεντρικής Βιβλιοθήκης του ΕΜΠ | Dspace@NTUA

Κεντρική Βιβλιοθήκη Ε.Μ.Π.

Ιδρυματικό Αποθετήριο

Διπλωματικές Εργασίες