2023 年 3 月 28 日? 4 分鐘閱讀    

在此用戶案例中，Marintek 使用 Fidelity Fine/Marine 和 Hexpress 對規劃船體的阻力曲線進行預測，并根據模型測試案例對其進行驗證。

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參與團隊

最終用戶： Elo?se Croonenborghs，挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 的研究科學家

團隊專家：挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 研究科學家 Sverre Anders Alterskj?r

最終客戶專家：  Canan T?RYAK?，STM，土耳其安卡拉

軟件提供商： NUMECA International SA

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公司簡介

挪威海洋技術研究所( MARINTEK ) 為全球市場進行海洋技術研發，主要是在海洋、石油和天然氣領域以及海洋能源領域。MARINTEK 的主要辦公室和實驗室位于挪威特隆赫姆。他們的商業服務和研究活動戰略一直是物理和數值建模方法的合理結合。船舶和螺旋槳性能的預測、設計優化過程、尾流分析以及推進器-船體相互作用的研究只是 CFD 應用于船舶流體動力學的幾個例子。

STM于 1991 年根據國防工業執行委員會的法令成立，為土耳其武裝部隊 (TAF) 和國防工業副部長 (SSM) 提供系統工程、技術支持、項目管理、技術轉讓和后勤支持服務。此外，為國防系統開發軟件技術，并建立/運營用于軟件開發、維護或支持的國家軟件中心。

用戶案例 

通過 CFD 模擬和模型試驗評估了一艘新巡邏船在平靜水面條件下的總船舶阻力。船體形式由STM開發，其尺寸如下表：

CFD 模擬

船體的總阻力是使用不同速度下的 CFD 模擬計算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進行的。

使用 Fidelity Hexpress 對容器的幾何形狀進行網格化。指定垂直于船體表面的邊界層網格達到 30 到 80 之間的 y+ 值。鑒于本研究中涵蓋的弗勞德方案的多樣性，為每個計算速度生成了新網格。在每個模擬的最后階段，自適應網格細化與船體附近的自由表面標準一起使用，以提高結果的準確性。最終的網格由大約 5 到 750 萬個單元組成。

在模擬中，推進力被建模為作用在噴水器動作中心的力。空氣阻力被建模為施加在正面投影區域中心的力。

 55 節時的波型（左）、不同船體站的船首波浪剖面以及 55 節時船體上的流體動力壓力（右）。

模型測試

船體模型由涂有油漆的泡沫和木材制成。它具有符合 1:16 線性比例的流體動力學光滑表面光潔度。在湍流刺激下，從船首到第 17 站，細沙粒沿著龍骨粘在船體上。

阻力測試是使用 MARINTEK 的高速鉆機拖曳的模型進行的，包括阻力、縱傾和下沉測量。在測試設置中，模型可以自由起伏、橫搖和縱傾，但在所有其他自由度上都是固定的。

空氣阻力對吃水線以上投影面積的影響包含在基于船舶投影面積的預測中。

船體和波型的底部和透視圖。

轉換為總船舶阻力

使用形狀因子方法將船體模型（數字或實驗）轉換為全尺寸船舶。該方法假設總阻力可分為粘性阻力和剩余（由于渦度、興波和破波）阻力 CR。粘性阻力是通過將摩擦阻力 CF 乘以恒定形狀系數 k0 來確定的，這對于模型和船舶是相同的。此外，假定模型和船舶的剩余電阻 CR 相同。

將數值或實驗結果換算成船舶總阻力RTs時，通過經驗公式考慮船體表面粗糙度的影響。結果以無量綱總船舶阻力 CT 的形式表示。

結果

下表比較了從模型試驗方法和 CFD 方法獲得的預測總船舶阻力。對于所有速度，結果一致在 0.7% 以內。水動力縱傾角在 0.5 度以內一致。這是一個令人滿意的結果，因為縱傾測量沒有針對比例效應進行校正，并且 CFD 網格可以圍繞船體進一步細化，盡管本研究不需要這樣做。

模型試驗結果和 CFD 結果的無量綱總船舶阻力 CT 和水動力縱傾角的比較 

結論

CFD 預測與平靜水面條件下船舶總阻力模型測試結果的一致性增強了 Marintek 對其海洋應用的 Fidelity CFD 解決方案的信心。

文章來源：cadence博客