In this section

    Numerical investigation of drag induced by Turbulent Sea Water flowing over a Flat Plate with simulated Barnacles

    Numerical investigation of drag induced by Turbulent Sea Water flowing over a Flat Plate with simulated Barnacles. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

    WarningThere is a more recent version of this item available.
    [img] PDF (MS Thesis)
    MS_Thesis_Avi Khanna_submitted.pdf
    Restricted to Repository staff only until 22 June 2026.
    Download (7MB)

    Arabic Abstract

    يُعد التلوث البيولوجي (Biofouling) تحديًا كبيرا للسفن، حيث يؤدي إلى زيادة مقاومة السحب (drag)، مما يقلل من‬ ‫كفاءة استهلاك الوقود، ويؤثر سلبًا على البيئة، ويشكل مخاطر تشغيلية. في هذا العمل، تم محاكاة التدفق المضطرب‬ ‬ ‫فوق صفيحة مستوية مغطاة بنسب مختلفة من خشونة مستوحاة من شكل البرنقيل، وفقًا لثالثة أنماط: نفس الحجم دون ‬ ‫تداخل (SSNO)، أحجام مختلفة دون تداخل (DSNO)، وأحجام مختلفة مع تداخل (DSO).‬ ‫أظهرت النتائج وجود اتجاه غير خطي في مقاومة السحب، حيث ارتفعت المقاومة مع زيادة نسبة التغطية بالخشونة،‬ ‫وبلغت ذروتها عند %20 في حالتي الخشونة غير المتداخلة، و %30 في حالة الخشونة المتداخلة. بعد هذه النسب،‬ ‫انخفضت مقاومة السحب نتيجة لتأثير التظليل بين عناصر الخشونة وظهور تدفق انزلاقي (flow skimming). تم‬ ‫تأكيد هذه النتائج من خلال تحليل متوسط ملفات السرعة، ودوال Hama المقابلة، بالإضافة إلى تصورات التدفق.‬ ‫تتوافق هذه النتائج مع منهجيات مماثلة تعتمد على ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) اعتمدتها شركة ميتسوبيشي‬ ‫للصناعات الثقيلة، مما يعزز من أهميتها الصناعية. ومن خلال تحديد كثافات التلوث الحرج ومراحل الزيادة القصوى‬ ‫في مقاومة السحب، يمكن أن تسهم هذه النتائج بشكل مباشر في وضع جداول صيانة وقائية واستراتيجيات فعالة لمكافحة‬ ‫التلوث البيولوجي.‬

    English Abstract

    Biofouling is a serious challenge for ships as it increases drag, reducing fuel efficiency and having a negative environmental impact, and creates operational hazards. This work simulated turbulent flow over a flat plate with different percent coverage of barnacle inspired roughness: Same Size Non-Overlapping (SSNO), Different Size Non-Overlapping (DSNO), and Different Size Overlapping (DSO). Results showed a non-monotonic trend in drag, initially increase with roughness coverage and peaking at 20% for non-overlapping roughness and 30% for the overlapping case. Beyond these coverages, drag decreased due to roughness element sheltering and the onset of skimming flow. These results were confirmed with mean velocity profiles, analysis of the corresponding Hama functions, and flow visualizations. These findings align with similar CFD-driven approaches adopted by Mitsubishi Heavy Industries, reinforcing their industrial relevance. By identifying critical fouling densities and drag thresholds, the results can directly be a vital input to preventive maintenance schedules and antifouling strategies.

    Item Type: Thesis (Masters)
    Subjects: Engineering
    General
    Research
    Mechanical
    Department: College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
    Committee Advisor: Boom, Pieter David
    Committee Members: Shuja, Shahzada Zaman and Mansour, Rached Ben
    Depositing User: AVI KHANNA (g202216020)
    Date Deposited: 23 Jun 2025 06:45
    Last Modified: 23 Jun 2025 06:45
    URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143549

    Available Versions of this Item