介紹

船舶 CFD 技術的突破性進步已經取代了古老的拖曳水池測試技術。在設計船舶原型時，會考慮海浪運動來確定船舶的尺寸。為此目的使用牽引水箱測試面臨下坡路，因為在得出最佳設計結論之前測試多個模型既昂貴又耗時。如今，左移方法正在慢慢實現并應用于海洋工業以縮短上市時間，因此，CFD 工具被廣泛用于船舶設計周期中故障的早期預測。

以下示例展示了使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 研究 SA Agulhas II 的耐波性： 

圖 1.   SAA II 船在南極洲救援航行期間的圖像。

關于 SA Agulhas II

SA Agulhas II，SA 的繼任者。Agulhas 是南非的破冰補給船和研究船，由 STX Finland 于 2012 年建造，歸南非環境事務部 (DEA) 所有。2022 年 2 月至 2022 年 3 月，SA Agulhas II 使用潛水器定位了 1915 年被冰山撞擊后沉沒的 Shackleton 船 Endurance 的殘骸。目前，斯泰倫博斯大學的聲音與振動小組 (SVRG) 正在研究 SA Agulhas II 的耐波性，他們正在使用 Cadence CFD 工具完成這項任務。

使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 的好處

Cadence Fidelity FINE/Marine 提供從幾何準備到后處理的無縫工作流程。使用 Cadence CFD 工具，SVRG 團隊生成了一個高質量的網格，該網格由非結構化的全六面體網格組成，具有各向異性的單元細化，同時對單元分布具有高度控制。使用 HEXPRESS 中的膨脹技術可以精確解析邊界層，保持第一個單元格大小，這對湍流建模至關重要，并確保平滑過渡到 Euler 網格。

圖 2. SAA II 的表面網格

通過自動化過程，C-Wizard大大縮短了完整 CFD 仿真設置的工程時間。由于用戶收到了所需模擬的完整定義，包括數值方面，因此節省了設置數值參數所花費的時間。

結果

對于設計吃水條件，圖 2(a) 和 2(b) 分別描繪了 SAA II 在 12 公里處的行進射擊和 1671 平方米的濕表面區域，顯示船首噴水。

                          

 

圖 3. (a) SAA II 以 12 公里的速度行駛（左），(b)計算出的 1671 m2 潤濕表面積（右）。

在用于耐波性的非定常模擬中，提高了精度和網格密度，記錄了 126 m 的波長，導致波浪周期和相遇周期分別為 9 秒和 6.3 秒，波高約為 1.6 米。雖然這些是規則的波浪，但觀察到異相響應，SVRG 團隊將在他們即將開展的工作中更詳細地調查，其中將實施附屬物和不規則海波譜，以及 SAA 的波濤洶涌的海況二、操作。

結論

Cadence Fidelity FINE/Marine 工具可以成為不同船舶設計的學術和商業研究的救星。C-Wizard 工具可以簡化從幾何體清理到后處理的整個工作流程，確保有限的人為干預和更快的結果時間。在高振幅強波的情況下，網格變形算法經常受到挑戰。為此，FINE/Marine 已經在許多配置上進行了測試，并且已經實施了必要的模塊來解決可能存在的缺點。