Norsk English
Oransj modell av båt på stille vann.
Ekspertise

Marin numerisk fluiddynamikk (CFD)

Vi tilbyr høyoppløselige hydro- og aerodynamiske analyser for skip, offshore konstruksjoner og havindustrien, og kombinerer CFD med numeriske og eksperimentelle metoder for å gi gode innsikter.

Kontaktperson

Hva er CFD – og hvorfor er det nyttig?

Computational Fluid Dynamics (CFD) bruker numeriske metoder for å løse diskretiserte former av Navier–Stokes-ligningene, inkludert varianter som Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) og tilhørende modeller, over et definert væskedomene. Disse simuleringene predikerer sentrale strømningsvariabler—hastighet, trykk, tetthet og viskositet—og gir et detaljert 3D-datasett som er velegnet til å analysere strømningsfysikk og visualisere komplekse fenomener.

CFD har tre hovedroller i vårt arbeid:

  • Forskningsverktøy: Detaljerte 3-dimensjonale felt gir innsikt i hvorfor konsepter lykkes eller feiler, og veileder designforbedringer.
  • Design- og ytelsesverktøy: For utvalgte anvendelser muliggjør våre validerte simuleringsmodeller, sammenlignet og verifisert mot pålitelige forsøksdata, effektiv ytelsesevaluering.
  • Datagenerator: Når raske empiriske metoder / KI-modeller foretrekkes av designere, kan validerte CFD simuleringer produsere store, nøyaktige datasett til kalibrering og trening av slike modeller.

Eksempler fra marin CFD

illustrasjon av to gule modellbåter Grå modellbåt med oransje tverrstreker Gull modellbåt med propell Gul modellbåt øverst, illustrasjon av samme modell nederst. Oransj modellbåt på stille vann Bølger bak båt Bølgemønster Heatmap av vindpropulsjon

Anvendelser innen hav, maritim, energi, offshore og miljø

Vår CFD-kompetanse dekker hele havindustriens verdikjede:

  • Maritimt & shipping: Skipmotstand og fremdrift, skrogformoptimalisering og appendiksevaluering, fremdriftsdesign og ytelsesvurdering, manøvrering i bølger, vindassistert fremdrift, rutesimulering og optimalisering, vind- og strømkrefter samt koeffisienter til DP-beregninger, energisparende innretninger m.m.
  • Offshore konstruksjoner & energi: Faste og flytende plattformer, strømningsinduserte vibrasjoner og laster, bølgeinteraksjon, strøm og vindsimuleringer, sprutsoner / flerfaseeffekter og analyser av offshore vindturbiner. 
  • Hav & miljø: Spredning, blandings- og utvekslingsprosesser, simulering spredning av gasser, miljøbetingelser og operabilitet.

Vi kombinerer rutinemessig CFD med modellforsøk (se Slepetanken, Havbassenget og Kavitasjonstunnelen) for å maksimere beslutningssikkerhet: Forsøk gir essensielt valideringsgrunnlag for komplekse fenomen, mens CFD muliggjør fullskala analyser og store designrom.

Hvorfor velge SINTEF?

  • Kombinert numerisk–eksperimentell arbeidsflyt: Vi designer arbeidsomfang som kombinerer CFD og fysiske forsøk, slik at styrkene utnyttes på best måte for å redusere risiko og akselerere utvikling i hvert prosjekt. 
  • Validerte modeller for utvalgte bruksområder: For spesifikke marine/offshore-problemer er våre simuleringsoppsett nøye validert på store, pålitelige datasett, og brukes effektivt i designstudier.
  • Skalerbar HPC infrastruktur: Pålitelig, høyytelses beregningskapasitet gir raske leveringstider og minimal kø for krevende simuleringer.
  • Multiverktøykompetanse: Vi velger det mest egnede kommersielle eller åpne CFD-verktøyet per prosjekt, og kobler ofte CFD med optimaliseringsverktøy (for designutforskning), struktursimuleringer (for fluid-struktur interaksjon, FSI) og potensialteori baserte løsere, for å akselerere deler av analysen der det er hensiktsmessig.

Mer om våre kommersielle tjenester og forskning (FAQ)

Bør jeg velge modellforsøk eller CFD-analyse?

CFD og modellforsøk blir av og til sett på som konkurrerende metoder, men gir ulike fordeler. CFD støtter fullskala simuleringer, store designmatriser og detaljert innsikt i strømningsfysikk, mens modellforsøk gir essensielle valideringsdata og fanger opp komplekse fenomener som kan ligge utenfor praktiske grenser for numeriske analyser.

I kommersiell utvikling avhenger valget også av tidsplan og budsjett: CFD brukes ofte tidlig i designløpet takket være rask gjennomføring og lavere kostnad, mens modellforsøk gjerne brukes senere når man trenger høyere nøyaktighet og eksperimentell bekreftelse.

Derfor skreddersyr vi prosjektomfanget slik at metodene kombineres kostnadseffektivt og samtidig gir pålitelige resultater.

Driver dere kun med forskning?

Nei – vi tilbyr et bredt spekter av kommersielle utviklingstjenester, ofte med kort responstid. Typiske kommersielle CFD-tjenester inkluderer:

  • Skipmotstandssimuleringer og evaluering av design
  • Optimalisering av skrogdesign
  • Fartsprognoser
  • Propell/Thruster design og vurdering
  • Fullskala selvpropulsjonssimuleringer
  • Design og vurdering av vindassistert framdrift
  • Bulboptimalisering og retrofitting
  • Trimoptimalisering
  • Miljø- og termiske utslippssimuleringer for skip/plattformer
  • Vind- og strømkoeffisienter for DP beregninger
  • Hydro- og aerodynamisk motstandsanalyse (f.eks. for overbygg eller AUV-er)
  • Manøvreringssimuleringer i stille vann og bølger
  • “Planar motion mechanism” (PMM) simuleringer for manøvreringsmodeller
  • ++

Kontakt oss for mer informasjon om hvilke tjenester som passer dine behov.

Hva koster det?

Kostnader varierer med prosjektets omfang, men våre kommersielle tjenester leveres til konkurransedyktige priser og med effektiv gjennomføring. Kontakt oss for et tilpasset tilbud.

 

Verktøy og metoder

Vi tilpasser simuleringsverktøy og numeriske modeller til fysikken og prosjektmålene:

  • Turbulensmodellering: RANS med f.eks. Realizable k-ε eller k-ω SST for kvasistasjonære/ytelsesstudier med/uten transisjonsmodeller i grensesjikt, detaljerte turbulens simuleringer via DES/LES der det er relevant for transient kjølvannsdynamikk, virvelinduserte effekter og støy.
  • Fri overflate og flerfase: Volume of Fluid (VOF) og relaterte metoder for bølger, sprut, ventilasjon, kavitasjon og luft–vanninteraksjoner.
  • Diskretisering & numerikk: Problemspesifikk diskretisering i rom og tid, med løseroppsett validert for marine/offshorescenarioer basert på utførte konvergens og usikkerhetsanalyser.
  • Koblede analyser:  Automatisk kobling mot potensialteorisimuleringer for bølger for rask screening; optimaliseringssløyfer for automatisert ytelsesforbedring; FSI-simuleringer via kobling til strukturløsere  for deformasjon og respons.
  • Beregninginfrastruktur: Kjøring på SINTEF finansierte HPC klynger og/eller nasjonale HPC systemer for jevn kapasitet i store parameterstudier og transiente simuleringer.
  • Programvare: En kombinasjon av kommersielle og åpne CFD verktøy, valgt etter prosjektets krav. Vi kobler også CFD resultater til analyser i våre egne verktøy som ShipX (arbeidsbenk for skipsanalyser) og AKPA (arbeidsbenk for propell/thruster analyser).

Publikasjoner

Publikasjoner innen marin CFD på Nasjonalt Vitenarkiv (NVA)

Bildetekst toppbilde: Illustrasjon: SINTEF.

Utforsk fagområdene