Meyer, J., Windt, C., Schweiger, C., Krautwald, C., Welzel, M., Hildebrandt, A., Schlurmann, T., Goseberg, N. (2025). An experimental benchmark study on shape effects of structures under forced vertical oscillation: Flow fields, wave radiation, and hydrodynamic coefficients. Applied Ocean Research, 159(104585), 104585. doi:10.1016/j.apor.2025.104585
Eine neue Studie des Ludwig-Franzius-Instituts für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen an der Leibniz Universität Hannover präsentiert umfassende 3D-Messdaten zur Strömungsdynamik schwimmender Offshore-Strukturen unter vertikaler erzwungener Bewegung. Die Veröffentlichung stellt ein wichtiges Benchmark-Datenset zur Verfügung, das für die Entwicklung und Validierung numerischer Modelle im Bereich der maritimen Energietechnik genutzt werden kann.
Untersucht wurden drei generische Körperformen – ein quaderförmiger Körper mit scharfen Kanten, ein abgerundeter Körper sowie ein Körper mit einer Heave-Plate – unter identischen oszillatorischen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere die Formgebung einen signifikanten Einfluss auf die Vortizität des umströmten Mediums hat. So wurden Unterschiede in der Vortizität von bis zu 500 % zwischen den Strukturen gemessen. Auch die Größe der entstehenden Wirbelstrukturen variiert – wenn auch deutlich geringer – in Abhängigkeit von Frequenz und Geometrie (bis zu 70 %).
Die Studie zeigt zudem, dass hydrodynamische Kennwerte wie Added Mass und Strahlungsdämpfung in potenziellen Strömungssimulationen qualitativ gut mit den experimentellen Daten übereinstimmen. Eine quantitative Übereinstimmung, insbesondere bei der Vorhersage der radiierten Wellenhöhen, erfordert jedoch eine gezielte Validierung der Simulationsmodelle.
Die gewonnenen Erkenntnisse sind zentral für die realitätsnahe hydrodynamische Auslegung schwimmender Energieplattformen, insbesondere wenn Echtzeitfähigkeit oder mittlere Modellkomplexität gefordert sind. Die Forschung verdeutlicht zudem die Bedeutung viskoser Effekte, die bei vertikal oszillierenden Körpern bislang häufig unterschätzt wurden.
Die vollständige Studie ist in der Fachzeitschrift Ocean Engineering erschienen und stellt begleitend ein frei zugängliches Datenset zur Verfügung.
