Estudo de resistência ao avanço de uma embarcação de planeio de 26 pés: abordagem computacional baseada em CFD

Abstract

A resistência ao avanço de embarcações de planeio é um fator limitante do seu desempenho e sua estimativa ainda depende de diversos métodos empíricos desenvolvidos ao longo do século XX. A melhor compreensão dos fatores que contribuem para o aumento da resistência ao avanço deste tipo de embarcação pode ser obtida através de simulações numéricas. Este trabalho visa o estudo da resistência ao avanço de cascos planantes através da comparação de métodos empíricos disponíveis na literatura e de simulações numéricas. A embarcação a ser estudada é uma lancha de pequeno porte (26 pés) cujo principal atributo de desempenho é a velocidade. O principal objetivo é reproduzir o fenômeno de planeio em ambiente de simulação, com a obtenção de resultados de resistência para diferentes valores de velocidade e variações paramétricas de LCG e Deslocamento da embarcação. Para tanto, este trabalho visa a aplicação da simulação numérica em Computational Fluid Dynamics, comparando com os resultados obtidos com o método semi-empírico proposto por Savitsky (1964). Os principais objetivos foram cumpridos e os resultados obtidos através da simulação numérica em CFD permitiram concluir a ocorrência do fenômeno de planeio plenamente desenvolvido. Estes, quando comparados com Savitsky, apresentam diferença substancial, que pode ser avaliada com a realização de testes experimentais. O trabalho realiza ainda um levantamento das possíveis fontes de incerteza presentes no estudo, visando aprimoramentos dos resultados e prevê realização de futuros trabalhos.

The drag resistance is a limiting factor in a high-speed craft’s performance and its’ estimate is still dependent of several empirical methods discovered during the XX century. A better understanding of the variables that contribute to increasing the drag resistance can be obtained through numerical simulation. This paper aims to study the resistance in planning hulls calculated through empirical and numerical methods. The ship is characterized as a high-speed craft (26 ft) which main attribute is the speed. The main goal is to recreate the planning phenomenon in a simulation environment, obtaining resistance values for speed, and running parametric variations in LCG and Displacement. For such, this work uses numerical simulation in Computational Fluid Dynamics to obtain drag resistance and comparing numerical results with those obtained through the empirical method of Savitsky (1964). The main goals proposed by this study were successfully achieved, and the results obtained via CFD confirmed that the hull reached fully planing stage. When compared with Savitsky’s resistance results, the conclusion is that they behave very similarly, but differ substantially in magnitude. The difference will be better evaluated when experimental results are performed. This study list the possible sources of uncertainties that may have affected the result’s accuracy, aiming to improve the accuracy over the next suggested studies.