Análise numérica dos parâmetros de injeção de ar para a redução da resistência ao avanço do casco Duisburg Test Case
Autor: Raul Lima Portela Bispo (Currículo Lattes)
Resumo
Estudos de melhorias buscando cascos de embarcações mais eficientes têm se tornado acessíveis com o avanço de técnicas numéricas e recursos computacionais nas últimas décadas. O presente estudo utiliza uma abordagem numérica por meio do software livre OpenFOAM como estratégia na análise da eficiência do método de injeção de ar no fundo do casco Duisburg Test Case (DTC), em escala de 1:59. O casco apresenta uma geometria genérica de porta-contentores mais modernos, pertencendo à sexta geração de navios porta- contentores, os Super Porta-Contentores. Maiores que os navios Post Panamax Plus, possuem uma capacidade de carga de 14.000 TEU. Na categoria de cascos de deslocamento, o casco DTC é frequentemente utilizado na validação de estudos hidrodinâmicos. Especificamente, a injeção de ar na parte inferior do casco é uma técnica que consiste em formar uma película de ar entre o casco e a água, visando a redução do arrasto viscoso. Tal método é conhecido como ALDR, sigla em inglês para Air Layer Drag Reduction. Parâmetros como: velocidade do casco, quantidade de bicos injetores, ângulos de injeção e vazões de ar são variados a fim de avaliar a relação desses parâmetros com a eficiência do método. A simulação numérica conta com as metodologias: Volumes Finitos para discretização das equações de conservação, RANS (Reynolds Average Navier-Stokes) na equação do movimento e k-w-SST no modelo de turbulência. Por fim, foi encontrada uma redução de 19,13% na resistência total ao avanço e 14,13% de redução líquida na potência, considerando a potência mecânica necessária no método de injeção de ar. Estes são bons resultados, considerando o grande consumo de combustíveis fósseis no transporte marítimo mundial.