Analyse der Ölseparation bei Ölskimmersystemen im Seegang
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Um das durch Tankerhavarien entstehende Gefahrenpotential für Küstenregionen zu minimieren, sind Ölunfallbekämpfungssysteme nötig, die auch bei rauen Umweltbedingungen einsatzfähig sind. Die Einsatzgrenzen bisheriger Systeme liegen jedoch bei Wellenhöhen von Hs = 1.5 m. Daher wurde an der Technischen Universität Berlin der Seegangsunabhängige Ölskimmer (SOS) entwickelt, welcher auch bei höherem Seegang operieren kann. Innerhalb der beiden Projekte wurde ein numerisches Verfahren entwickelt, mit welchem der Ölseparationsprozess für das entwickelte System analysiert werden kann. Ausgangspunkt war die Entwicklung einer dreiphasigen (Luft/Wasser/Öl) Strömungssimulation, mit welcher der Wirkungsgrad des SOS für Glattwasser ermittelt werden kann. Durch Kopplung des potentialtheoretischen In-House-Codes WaveTUB mit dem RANSE-Löser (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations) FLUENT wurde eine effiziente und präzise Methode zur numerischen Erzeugung beliebiger, irregulärer Seegänge entwickelt. Eine spezielle, in FLUENT implementierte Subroutine berechnet zum einen die seegangsinduzierten Körperbewegungen des Ölskimmers und ermöglicht zum anderen die Simulation der Fahrtgeschwindigkeit. In verschiedene Simulationen mit dem nun verbesserten numerischen Gesamtmodell konnte das Funktionsprinzip des Systems erfolgreich validiert werden. Numerische Instablilitäten konnten beseitigt werden, sodass das System jetzt zuverlässig einsetzbar ist. Durch Parallelisierung des CFD-Verfahrens konnte auch die Geschwindigkeit der Berechnung erheblich erhöht werden. Mittels Variation verschiedener Betriebs- und Systemparameter können die Einsatzgrenzen des Systems auf höhere Seegänge ausgeweitet werden. Dieser Teil des Projekts konnte bis zum jetzigen Zeitpunkt leider nicht vollständig abgeschlossen werden. Das im Rahmen dieses Forschungsvorhabens entwickelte Verfahren lässt sich in Zukunft auch auf andere Ölunfallbekämpfungssysteme anwenden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010): Numerical Analyses of Scaling Effects and the Flow Field Inside an Innovative Sea State Independet Oil Skimming System - SOS. In OMAE 2010 - 29th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Shanghai, China. OMAE2010-20146
Clauss, G.F., Sprenger, F., Kosleck, S.
