【CFD數值仿真算例】圓球入水數值仿真
數值水池,是在模型驅動、知識驅動的船舶與海洋結構物設計優化流程中,基于CFD應用技術及專家知識,依托高性能計算平臺,通過高速網絡通訊結合虛擬現實技術,為船舶與海洋工程水動力學性能設計、預報、評估和優化提供高效能、高精度、高置信度的沉浸式、情景化虛擬試驗服務的應用技術系統。
數值水池內涵的基礎性認識,首先源于物理水池模型試驗的比擬。但是可以預期,數值水池未來將至少在兩個方面超越物理水池:一是超越物理水池的功能與性能限制,實現物理水池難以開展的試驗項目;二是超越物理水池的尺度限制,開展實尺度平臺在實際海洋環境下的航行性能試驗,并與平臺的操縱控制相結合,實現“數值航行”。
數值水池的核心價值
數值水池的核心價值在于“應用”。現階段,數值水池當務之急的任務是利用已有的成熟且不失先進性的技術(包括CFD技術、計算機技術、網絡技術等),為船舶工業界提供急需的單項水動力學性能預報、評估等應用服務,包括:船舶快速性虛擬試驗、船舶耐波性虛擬試驗、船舶操縱性虛擬試驗、螺旋槳空泡與激振力虛擬試驗、海洋平臺運動與載荷虛擬試驗、渦激振動與渦激運動虛擬試驗等。
數值水池的下一步任務
數值水池下一步的任務應是:面向船舶與海洋結構物設計對真實、復雜海洋環境中綜合/耦合水動力性能預報、評估的需求,開發復雜水動力學響應的虛擬試驗模塊(如船舶波浪中快速性、波浪中操縱性等),并提供相應的應用服務;此外,開展實尺度船舶“數值航行”以及實尺度海洋結構物在真實海洋環境中載荷與響應的虛擬試驗技術開發。
注 意
應該注意到,數值水池是一項革命性技術,因而必將是一個持續發展與積累的宏大工程。在船舶與海洋工程結構物設計、優化對更高效、更快捷、更強大、更精準的水動力學性能預報、評估能力和手段的無止境的需求牽引下,數值水池研究人員將持續開發并應用先進的CFD技術,利用不斷發展的計算機、網絡、虛擬現實等先進信息化技術,持續提升數值水池的性能并拓展數值水池的功能。
參考文獻:
[1] 趙峰,吳乘勝,黃少鋒等. 數值水池路線圖 [J]. 船舶力學, 2014, 18 (08): 924-932.
[2] 趙峰,吳乘勝,張志榮等. 實現數值水池的關鍵技術初步分析 [J]. 船舶力學, 2015, 19 (10): 1209-1220.
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