Laatste nieuws:

ENSCHEDE, 4 september 2016 00:00

Alleen gróte bubbels reduceren stromingsweerstand schepen

Het injecteren van luchtbellen bij de scheepsromp is een effectieve manier om de stromingsweerstand, en daarmee het brandstofverbruik, van een schip terug te dringen. Mits de bubbels de juiste afmetingen hebben. Onderzoekers van de Universiteit Twente laten zien dat het effect verwaarloosbaar wordt bij kleine belletjes: grote, vervormbare bellen moeten het zijn.

 '
1/1
Bellen blazen onder de romp van een schip, maakt dat ze tegen de romp worden gedrukt. In de grenslaag tussen romp en water zorgen deze luchtbellen dan voor minder wrijving: dit heet ook wel luchtsmering. De wrijving kan in de praktijk zelfs afnemen met percentages van zo'n 20 procent, met alle gevolgen van dien, voor het brandstofverbruik en de CO2 uitstoot. De precieze werking is nog steeds niet bekend, temeer omdat ter plekke sprake is van een complexe, turbulente stroming. Nu blijkt dat de afmetingen van de belletjes een groot verschil maken: bij kleine belletjes wordt de afname van de wrijving zelfs verwaarloosbaar. Grote bellen die vervormbaar zijn, zorgen voor het sterkste effect.

Turbulent

De onderzoekers hebben hiervoor de ‘Twente Taylor-Couette'-opstelling gebruikt, die in staat is een volledig turbulente stroming te creëren. Deze geavanceerde machine bestaat uit twee cilinders met vloeistof ertussen. Gaat de binnenste cilinder snel draaien, dan zullen bubbels op het cilinderoppervlak gedrukt worden, vergelijkbaar met de situatie bij schepen. Hier gaan ze de wrijving beïnvloeden in de grenslaag tussen water en cilinderoppervlak. Welke parameters de doorslag geven voor succesvolle luchtsmering, is zo in deze unieke proefopstelling te onderzoeken.

Dramatisch verschil

Met vier procent lucht is in de proefopstelling een wrijvingsreductie van 40 procent haalbaar, bij grote bellen. Vervolgens hebben de onderzoekers een beetje ‘surfactant' toegevoegd, om de oppervlaktespanning tussen bellen en water te variëren en zo ook de belgrootte te manipuleren. Alle andere eigenschappen, zoals stroomsnelheid en dichtheid, bleven identiek aan de situatie met de grote bellen. Wat bleek? De bellen worden gemiddeld veel kleiner, omdat het surfactant het samengaan met andere bellen tot grotere bellen voorkomt. Daardoor zijn ze uniformer verdeeld in de stroming en worden niet tegen het cilinderoppervlak geduwd. Vier procent lucht geeft bij deze microbellen vier procent reductie: netto is er aan het scheepsoppervlak geen effect. Onderzoeker Ruben Verschoof: "Uit eerdere metingen wisten we dat vervormbare bellen het best werken, maar dat het verschil zo dramatisch zou zijn, hadden we niet verwacht."

bubbels

De bovenste rij laat de grote bellen zien die samengaan en vervormbaar zijn, bij de onderste rij gaan de (veel kleinere) belletjes zich uniform verdelen. De linker foto is de 'Twente Taylor-Couette' opstelling.

 

Juist door te meten aan turbulente stromingen, en niet aan de eenvoudiger situatie van langzame, laminaire stroming, zijn de uitkomsten direct relevant voor de scheepvaartindustrie die luchtsmering wil introduceren. Ook voor het terugdringen van wrijving in pijpleidingen geven de metingen nieuw inzicht.

Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Physics of Fluids van prof. Detlef Lohse. Lohse's groep maakt deel uit van het Mesa+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT. Het onderzoek wordt gefinancierd door de Technologiestichting STW en de Stichting FOM.

 

Het artikel ‘Bubble drag reduction requires large bubbles', door Ruben Verschoof, Roeland van der Veen, Chao Sun en Detlef Lohse is verschenen in Physical Review Letters.

 

Reacties

Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
  robot check
Vul de code van bovenstaand plaatje in.

Van onze partners meer (7)...

Bege Aandrijftechniek BV

EUCHNER (Benelux) BV

Rotero Holland bv

B&R Industriele Automatisering BV

Perfection in Automation  

DIS Sensors

Pilz Nederland

Vacatures

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (5)

12 december 2017 - Hardenberg - Evenementenhal
Elektro Vakbeurs 2017
20 maart 2018 - Utrecht - Jaarbeurs
ESEF 2018
20 maart 2018 - Utrecht - Jaarbeurs
TechniShow 2018
23 april 2018 - Hannover - Messegelände
Hannover Messe 2018
23 april 2018 - Hannover, Messegelände
CeMAT

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden