Nieuwe cavitatietunnel TU Delft moet bijdragen aan efficiëntere schepen en minder overlast

Deze week wordt aan de TU Delft de nieuwe cavitatietunnel geopend. Het onderzoek in deze faciliteit, officieel de Multi Phase FlowTunnel (MPFT), richt zich grotendeels op twee onderwerpen: enerzijds het probleem van cavitatie bij scheepsschroeven en anderzijds de mogelijkheden van luchtsmering bij schepen.

Cavitatie

Cavitatie is een bekend en belangrijk probleem bij schepen. In de buurt van scheepsschroeven kunnen namelijk grote waterdampbellen ontstaan, die vervolgens met kracht kunnen imploderen. Onderzoeker Cornel Thill van de TU Delft (faculteit 3mE): “Door de implosie wordt een schokgolf en ook geluid opgewekt. Dit fenomeen kan ernstige schade toebrengen aan de schroefbladen maar het bewijs stapelt zich op dat het hinderlijk is voor zeedieren, zoals vissen en walvissen. Het is dus zaak om schadelijke bijwerkingen van cavitatie zoveel mogelijk te voorkomen. Met deze nieuwe onderzoeksfaciliteit kunnen we hier nog beter op inspelen.”

Luchtsmering

Een ander hoofddoel van de nieuwe cavitatietunnel, is het fundamenteel onderzoeken van luchtsmering bij schepen. Lina Nikolaidou richt zich hier op in haar promotie-onderzoek: “Een van de belangrijke manieren die momenteel wordt onderzocht om de weerstand van schepen, en dus het brandstofverbruik en de CO2-uitstoot, te verminderen, is het aanbrengen van luchtsmering, een laag van lucht(belletjes) onder het schip. Commerciële partijen zijn al bezig om dit toe te passen en verder te onderzoeken.”

Ondanks dat het smeren met luchtlagen al lang wordt onderzocht, is er nog geen echt begrip van de onderliggende mechanismen. “In laboratorium-experimenten lijkt luchtsmering zeer efficiënt te zijn, maar de vertaling naar de praktijk is nog niet altijd succesvol gebleken. Bovendien zijn vrijwel alle experimenten in zoet water gedaan. Ik wil onder meer ook de samenhang van luchtsmering met de chemische waterkwaliteit, bijvoorbeeld het zoutgehalte, nader onderzoeken. We weten uit spaarzame resultaten dat waterkwaliteit een groot effect kan hebben”

De Multi Phase Flow Tunnel in Delft is een van de eerste faciliteiten ter wereld die de waterkwaliteit, zowel chemisch als fysisch, systematisch kan aanpassen voor dit type onderzoek.

Klein volume

De nieuwe tunnel heeft een totaal volume van ongeveer 17 m3, wat klein is voor een moderne cavitatietunnel met controle van de waterkwaliteit. “Maar door dit kleine volume is het mogelijk om ook de chemische kwaliteit van het water aan te passen, met name het zoutgehalte”, zegt Thill. “We hebben het volume zo klein kunnen houden omdat we een wat andere filosofie hebben geadopteerd. Niet álle luchtbellen worden er eerst uit gefilterd, maar alleen de belletjes die groter zijn dan een bepaalde diameter (ongeveer 100 micrometer).”

De tunnel heeft in principe twee testdelen, eentje voor het onderzoek naar cavitatie, met een grootte van 0,3 x 0,3 x 2,13 meter en een maximale watersnelheid van 12 m/s; de andere testsectie is optioneel en is ontworpen voor het overige onderzoek, met afmetingen van 0,5 x 0,5 x 5 meter en een maximale stroomsnelheid van 4,3 meter per seconde.

De opening van de nieuwe faciliteit vindt plaats op dinsdag 21 juni in het bijzijn van genodigden uit de industrie en de wetenschap.