西門子旗下的CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）仿真軟件主要包括以下幾個(gè)產(chǎn)品：Simcenter 3D、Simcenter STAR-CCM+、Simcenter Nastran、Simcenter Amesim這些軟件產(chǎn)品提供了廣泛的仿真功能和工具，可用于不同領(lǐng)域的工程仿真，如結(jié)構(gòu)分析、流體力學(xué)仿真、熱傳導(dǎo)分析、動(dòng)力學(xué)分析等。它們能夠幫助用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能評(píng)估和問(wèn)題解決，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率。

Star-CCM+在船舶行業(yè)的應(yīng)用

 

在船舶行業(yè)中，Star-CCM+ 是一款被廣泛應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化的計(jì)算流體力學(xué)軟件。下面是一些在船舶行業(yè)中使用 Star-CCM+ 的應(yīng)用和案例：

1.海水動(dòng)力學(xué)分析

Star-CCM+ 可以對(duì)船體在不同運(yùn)行條件下的流場(chǎng)進(jìn)行模擬和分析，包括速度分布、壓力分布、湍流特性等。這有助于設(shè)計(jì)師了解船體在正常運(yùn)行、航行中和靠泊中的流體行為，幫助改進(jìn)船體形狀和船體部件（如螺旋槳、推進(jìn)器等）的設(shè)計(jì)。

2.流阻分析與減阻優(yōu)化

通過(guò)在 Star-CCM+ 中模擬船體在不同速度下的流場(chǎng)，可以評(píng)估船體的阻力和阻力分布。這有助于設(shè)計(jì)師找到減少阻力的優(yōu)化方案，從而提高船舶的燃油效率和船速性能。

3.起泡現(xiàn)象研究

Star-CCM+ 可以模擬船舶在高速航行時(shí)的起泡現(xiàn)象，特別是泡沫阻尼對(duì)船舶性能的影響。這種現(xiàn)象在高速船和水下船體的設(shè)計(jì)中十分重要，因?yàn)樗梢詼p少阻力、提高船體穩(wěn)定性和減小噪音。

4.船舶推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化

通過(guò) Star-CCM+ 對(duì)船體和推進(jìn)系統(tǒng)的耦合模擬，可以評(píng)估不同推進(jìn)器的性能、推力和效率。同時(shí)，還可以對(duì)船體與推進(jìn)器之間的相互作用進(jìn)行模擬，以進(jìn)一步優(yōu)化推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

5.渦流和湍流分析

使用 Star-CCM+ 分析船體周圍的渦流和湍流現(xiàn)象，可以幫助設(shè)計(jì)師了解這些現(xiàn)象對(duì)船舶性能的影響。這有助于改進(jìn)設(shè)計(jì)，減少湍流阻力，提高船舶的操縱性和穩(wěn)定性。

6.考慮多物理場(chǎng)耦合

Star-CCM+ 還可以模擬船舶行業(yè)中常見(jiàn)的多物理場(chǎng)問(wèn)題，如結(jié)構(gòu)與流體耦合、熱傳導(dǎo)與流體耦合、流體與湍流聲耦合等。這有助于更全面地評(píng)估船舶的性能和可靠性，加強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性。

總結(jié)起來(lái)，Star-CCM+ 在船舶行業(yè)中的應(yīng)用涵蓋了船體流場(chǎng)分析、性能優(yōu)化、阻力減少、推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化、湍流和渦流分析以及多物理場(chǎng)耦合等方面。這些應(yīng)用可以幫助船舶設(shè)計(jì)師提高船舶性能、降低成本和環(huán)境影響，同時(shí)提供更好的船舶操縱性、安全性和舒適性。

Star-CCM+在船舶行業(yè)的解決方案

 

設(shè)計(jì)電動(dòng)船舶：運(yùn)用仿真軟件

利用集成式計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的強(qiáng)大功能來(lái)設(shè)計(jì)和測(cè)試電動(dòng)船舶

   

觀看視頻您將了解

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• 使用CFD模型進(jìn)行虛擬海試，弄清這艘船將如何在波浪中運(yùn)行？

   

案例介紹

了解用Simcenter解決方案設(shè)計(jì)一艘電氣化船舶的過(guò)程，通過(guò)詳細(xì)介紹一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)展示這個(gè)過(guò)程，也就是對(duì)這艘平底船進(jìn)行電氣化。

我們有一艘32英尺的平底船。它的設(shè)計(jì)速度為30節(jié)，最低要求是最高速度為40節(jié)，使用標(biāo)準(zhǔn)的柴油傳動(dòng)裝置，大約重75至7700磅。但我們希望將這艘船電氣化，使其100%依靠電池供電。

視頻中關(guān)鍵詞提取

海洋水動(dòng)力學(xué)、裸船體分析、電氣化船舶、船舶阻力、螺旋槳模型、推進(jìn)器、電池組設(shè)計(jì)、電動(dòng)船設(shè)計(jì)、虛擬海試、船體厚度、電動(dòng)馬達(dá)、電機(jī)設(shè)計(jì)、電池失控、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

這個(gè)過(guò)程中使用的所有應(yīng)用程序

我知道很多不同的軟件在這里。我們最初是用Simcenter STAR-CCM+做CFD分析，這是我們的CFD軟件。所有的系統(tǒng)建模和電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是用Simcenter Amesim建模的。結(jié)構(gòu)模型是用Simcenter 3D建模的。我們使用的CAD系統(tǒng)是Simcenter NX，然后從電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始，我們使用西門子Motorsolve。然后，為了進(jìn)行優(yōu)化，我們使用了HEEDS MDO，這也是西門子的產(chǎn)品。

   

觀看視頻

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視頻提問(wèn)環(huán)節(jié)

提問(wèn)：你們是如何將CAE整合到CAD中的？

你需要的最初步驟是有一個(gè)CAD模型，至少有船舶的初始結(jié)構(gòu)，然后你可以與任何供應(yīng)商合作，以獲得你的傳動(dòng)系統(tǒng)或推進(jìn)器或什么的所需的規(guī)格，將它們整合在一起。如果你使用西門子NX，西門子NX可以將他們的模型無(wú)縫導(dǎo)入STAR-CCM+,到Simcenter 3D。當(dāng)然，我們也可以從任何其他CAD軟件讀入幾何圖形。

提問(wèn)：你們只考慮電動(dòng)馬達(dá)的電池？那燃料電池技術(shù)呢？

是的，在這個(gè)例子中，我們決定只專注于電池。我們想看看我們是否能制造出百分之百由電池驅(qū)動(dòng)的船只，但同樣的框架可以用來(lái)研究任何其他電機(jī)或燃料電池設(shè)計(jì)。這個(gè)過(guò)程或多或少都是一樣的。你可以開(kāi)發(fā)一個(gè)燃料電池模型，將其導(dǎo)入Amesim模型，并將其納入你的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模。我們也有工具可以在Simcenter STAR-CCM+中進(jìn)行燃料電池的詳細(xì)設(shè)計(jì)。如果你對(duì)燃料電池感興趣，你可以做這個(gè)。同樣，如果你也想看看電動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)耦合在一起的混合電機(jī)，我們也可以用同樣的一般框架做。

提問(wèn)：推進(jìn)器和船體的相互作用是完全通過(guò)共同仿真完成的，還是有耦合模型可用？

都有。如果你想真正得到你的推進(jìn)器和船體相互作用的絕對(duì)細(xì)節(jié)，你可以將系統(tǒng)模型導(dǎo)入CFD模型，這將考慮到這一點(diǎn)。另外，如果你想反著做，將阻力數(shù)據(jù)導(dǎo)入Simcenter Amesim，那么在推力推導(dǎo)和船體相互作用的指標(biāo)上可以有一些模型和假設(shè)。  

提問(wèn)：你能闡述一下從STAR-CCM+到 Amesim的FMU嗎？  

我們并沒(méi)有從STAR-CCM+到 Amesim做FMU，但我們確實(shí)從 Amesim到STAR-CCM+做了一個(gè)FMU。我們正在做的是，不是僅僅依靠電阻數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算電氣化傳動(dòng)系統(tǒng)所做的任何事情，我們現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)接口，將Simcenter Amesim連接到STAR-CCM+，現(xiàn)在我們通過(guò)該FMU接口將系統(tǒng)模型導(dǎo)出到STAR-CCM+。然后，F(xiàn)MU接口有來(lái)自CFD仿真的關(guān)鍵參數(shù)，并通過(guò)將CFD模型中的參數(shù)鏈接到該系統(tǒng)模型中而被送入該系統(tǒng)模型。然后，隨著CFD模型在每個(gè)時(shí)間步的迭代，該系統(tǒng)模型將得到更新，你可以得到實(shí)時(shí)操縱、航海仿真之間的實(shí)際互動(dòng)，并實(shí)際得到你的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所做的動(dòng)態(tài)效果。然后這些影響被納入到CFD模型中。