Hydrodynamikk for marine konstruksjoner 1

Forståelsen av hvordan marine konstruksjoner og fartøy responderer på varierende hydrodynamiske laster er avgjørende for sikker og effektiv design innen offshore- og marin industri. Dette emnet utforsker hydrodynamiske fenomener, inkludert bølgeinteraksjoner, lastprediksjon og stabilitet under ekstreme forhold, med fokus på både faste og flytende marine plattformer samt fartøy i bevegelse.

Sentrale temaer inkluderer lineære, svakt ikke-lineære (f.eks. bølgedriftslaster, økt motstand) og ikke-lineære bølgeinduserte laster og responsanalyser. Praktiske anvendelser dekker både konvensjonelle og nye typer marine plattformer og fartøy. De aktuelle scenariene omfatter hovedsakelig tilfeller der potensialstrømseffekter er dominerende.

Kurset begynner med en introduksjon til reell strømningsmodellering og beregningsfluiddynamikk (CFD), etterfulgt av en gjennomgang av potensialstrømsmetoder. Studentene vil arbeide med detaljerte utledninger av rand-elementmetoder (BEM) og panelmetoder, samt en kort diskusjon av harmoniske polynomcellemetoder (HPC). Temaene inkluderer eksterne bølgeinteraksjoner med marine konstruksjoner og fartøy under lineære, svakt ikke-lineære og fullt ikke-lineære forhold, samt lineære og ikke-lineære sloshingstrømmer i delvis fylte tanker.

Kurset tar også for seg resonansfenomener i både stive og fleksible strukturer (f.eks. springing, ringing, whipping, hydroelastisk oppførsel) og i væsker (f.eks. sloshing). De undersøkte scenariene omfatter responser indusert av kontinuerlig bølgepåvirkning og transiente fenomener som slamming og vann på dekk under ekstreme forhold.

Etter fullført emne skal studentene kunne:

• Beherske hydrodynamiske prinsipper: Demonstrere en grundig forståelse av de matematiske og fysiske rammeverkene for å vurdere bølgeinduserte bevegelser og laster på marine konstruksjoner, ved bruk av både lineære og ikke-lineære potensialstrømsteorier.
• Utvikle ferdigheter i numeriske metoder: Anvende avanserte numeriske metoder, spesielt rand-elementmetoder (BEM) og panelmetoder, samt utvikle beregningsverktøy for nøyaktig prediksjon av hydrodynamiske laster og bevegelser under komplekse marine forhold.
• Analysere bølgeinteraksjoner og resonans: Kritisk vurdere bølgeinteraksjoner og resonansfenomener i marine konstruksjoner og væskemiljøer på tvers av ulike hydrodynamiske scenarier, og tolke komplekse væske-struktur-interaksjoner.
• Anvende teoretisk kunnskap på praktiske problemstillinger: Omsette teoretiske innsikter til praktiske løsninger ved å adressere fenomener som slamming, vann på dekk og sloshing, samt vurdere deres innvirkning på marin stabilitet og sikkerhet.
• Integrere hydrodynamiske hensyn i konstruksjonsdesign: Inkorporere prediksjoner av hydrodynamiske laster og stabilitetsanalyser i design av robuste og effektive offshore- og marine konstruksjoner, med fokus på sikkerhet og robusthet under krevende marine forhold.

Kurset er basert på teoretiske forelesninger. Undervisningen tilpasses klassestørrelse og studentenes behov, og legges opp i et interaktivt format som støtter læringsprosessen.

Studentene skal gjennomføre øvinger underveis i kurset. Øvingene er formelt individuelle arbeidskrav som må være godkjent for å få adgang til eksamen. Samtidig oppfordres studentene til faglige diskusjoner med medstudenter, da dette kan bidra til økt forståelse og en dypere tilnærming til problemløsning. Øvingene skal leveres etter at kurset er avsluttet.