水翼的案例
VPLP 設計：利用先進的 CFD 仿真技術革新水翼設計
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自上兩屆美洲杯帆船賽以來，水翼艇釋放了帆船的速度，并且專門采用 CFD 設計。法國公司 VPLP Design 處于水翼艇概念的前沿，并與 Alex Thomson Racing 和 Charal Sailing Team 合作開發了上一代 IMOCA，設計出可以真正飛越海洋的高效帆船。在他們的所有目標中，VPLP 必須根據所需升力的角度和吃水深度確定水翼的正確位置。這個目標傳統上需要每個速度運行六到八次模擬，直到Fine Marine為 VPLP 提供了一種新的創新方法，將這個工作流程減少到一個單一的模擬，同時考慮更多的物理。
方法
能夠在一次計算中找到水翼的最佳位置意味著目標升力應該成為模擬的輸入。CFD 代碼應自動找到動態平衡位置并同時達到所需的升力。為了實現這一目標，Fine Marine 中開發了一項新功能，現在可作為專用于水翼的準靜態方法使用：流量求解器根據目標升力以給定頻率調整水翼傾角和偏航角。求解器的后續預測逐步且快速地確定動態平衡：通常在大約 1-2 秒的物理時間內達到穩定。
這種方法需要：
Fine Marine 的重疊技術使水翼運動的自由度成為可能
高質量的體積網格，具有準確性和穩健性
一種基于 Fidelity Automesh 的新型網格生成方法
提議的方法是從遵循水翼形狀的初始彎曲塊啟動 NUMECA 的全六邊形非結構化網格生成器Fidelity Automesh（以前稱為 Hexpress）（見圖 2）。這確保了水翼表面和域邊界處的高質量網格。
圖 1：水翼艇尾流的 3D 表示
圖 2：箔片周圍的彎曲區域
然后使用 Fidelity Automesh 執行網格細化和粘性層。
展開 射流抑制水翼/螺旋槳梢渦空化研究
本研究面向水翼/螺旋槳梢渦空化抑制的實際工程需求，聚焦于共性技術和基礎原理探索，為我們與海軍工程大學合作完成。
論文以 NACA0012型橢圓水翼為研究對象，對全濕流和空化流工況下的水翼梢渦流場進行了研究，并重點分析了主動射流位置、角度及速度對橢圓水翼升阻力系數、梢渦流場演化以及梢渦空泡結構所產生的影響。
▲ 橢圓水翼幾何及射流開口位置
什么是梢渦空化？
空化，是局部區域內流體壓力低于飽和蒸汽壓時，液體由液相向氣相轉變的過程。根據結構不同，空化可分為游移空化、片空化、云空化、渦空化和超空化等。
梢渦空化（Tip Vortex Cavitation, TVC），是渦空化的一種，該空化現象常見于螺旋槳、橢圓水翼等易產生梢渦的設備之上。
▲ 試驗時水翼梢渦空泡結構
主動射流什么鬼？
主動射流是流動控制方法的一種，該方法的主要思路是將質量以及動量引入流場來干擾流動，通常是向空化區域附近流場噴射水、空氣、難溶氣體或其他抑制空化產生的聚合物等來改善其流動條件從而達到控制空化的目的。
該方法可通過在螺旋槳等設備內部布設流道并在表面開設射流孔，從而實現向局部流場內噴射高速流體進而實現空化抑制效果。
▲ 螺旋槳中布置的主動射流流道
經試驗驗證，主動射流可以有效降低梢渦空化的發展長度。但是，其內部的流動機理和作用機制還不甚清晰，因此進行主動射流對水翼梢渦及其空化抑制作用的模擬工作，探究主動射流對空泡抑制作用的機理具有非常重要的理論和實際意義。
展開 使用 Numeca 進行水翼設計在海洋工業中掀起波瀾
SuperFoiler 側視圖自由表面高度和箔壓力
SuperFoiler 前視圖自由表面高度和箔壓力
固定點 VPP 船體水動力和力矩輸入矩陣運行用于微風非水翼性能分析
本文中提到：
Morrelli & Melvin, Design & Engineering, Inc. 25 年來一直處于高性能多體船和水翼技術的前沿。他們在設計創意、可靠、安全、節能、有趣和快速的游艇方面有著良好的記錄，并在最高競爭水平上取得成功，包括美洲杯、環球和跨大西洋航行記錄、奧林匹克級雙體船、眾多世界和大陸錦標賽設計。他們生產的游艇贏得了超過 25 項年度最佳游艇獎，M&M 被公認為高性能豪華巡航游艇的領先創新者。他們還設計了范圍廣泛的創新游船和商船，包括渡輪、風電場支持船和游覽船。
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本人整理的典型水翼的文獻，可以用于試驗設計和其他學習。
跑車式未來電動水翼飛船——Future-E
當達到 8 節時，水翼輔助模式開始；在 16 節時，它會進入 Full Foiling 模式，最大限度地減少防水性。
空化與空泡——從燒開水到超空泡
（這里只提供80%專業，100%好玩的解釋）
第一個問題
水為什么是液體而不是氣體？
水本應當是氣體自由自在地漫游在空中，但是在地球上有一個大氣壓的巨大壓力將水分子壓在一起成為了水。如果地球沒有大氣壓，水汽不會凝聚為水滴，不會下雨；江河中的水會瞬間變為水汽擴散到空中。每當你喝水的時候要想到，如果沒有大氣壓，你要喝水還得封裝一個高壓水罐頭，否則你只能用鼻子呼吸水汽了。
第二個問題
水如何被燒開？
其實你天天可以看到空化產生空泡，那就是燒開水，在一個大氣壓環境中，當溫度達到100度，水突然一起變成水汽，形成大量的空泡，這就是一種空化現象。
喜馬拉雅山峰上燒開水的溫度，請看下圖。喜馬拉雅的只有0.3大氣壓，對應的水的飽和蒸氣壓是70度，所以在70度水就可以燒開了。
如果你要在室溫20度看到水被燒開，將水裝到一個密閉容器里抽真空，等氣壓降低到0.023個大氣壓，保證你可以看到在室溫水就開了。只是在一般情況下，無法產生這么低的壓強，所以你看不到常溫的江河的水自己沸騰變成空泡。
燒開水有兩種方法——加溫、降壓。
不同溫度下的飽和蒸氣壓（水可以燒開的壓強）
第三個問題
水中航行體的空化與空泡
其實你不想知道如何燒開水，你問的是：水中螺旋槳空泡、水中的高速超空泡等是如何產生的呢？既沒有把海水燒開，也沒有給大海抽空降低壓強啊,我們又如何解決水中航行體的空化產生空泡的問題。
水中螺旋槳產生的旋轉空泡
水翼空化產生空泡
這些空泡很麻煩，會降低螺旋槳和水翼的推進能力。空泡由無數個小泡泡組成，這些水下的小泡泡很不穩定，會不斷破滅一點點沖擊表面，將表面的材料剝蝕，這就是著名的“空蝕”。如果你看到水中取出的螺旋槳或水翼上面好像被狗啃了，出現不規則的麻子和破損，就可以很專業地說空化很嚴重啊。
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本人整理的歷年文獻
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starccm和abaqus耦合，有文章可對比
水動力渦輪機_NACA_4424翼型
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減少50%燃油~這兩家船企聯手設計超節油客船
海軍建筑和海洋工程服務提供商Glosten公司和船舶建造商Bieker Boats公司已經聯手將現代化的水翼艇技術用于客船。
據 Glosten公司介紹，該合作將吸收Bieker Boats公司多年設計高速鋁合金船、以及Glosten公司過去50多年為公共和私人客戶設計客船的經驗。
Glosten公司稱：“由于這種超節油船較之典型的雙體客船對裝機功率的要求將減少一半，因此將減少50%燃油耗。與最新的輔助低尾流小型客船比較，該設計將實現每位乘客乘船每消耗1加侖燃料航行的海里增加三倍。”
設計團隊取得這個成績是通過將成熟的超節油水翼艇技術、重量輕的碳纖維船體結構和現代齒輪傳動推進設備相結合取得的。
由于該船的船體水線以上部分是采用具有泡沫芯的室溫固化樹脂發泡碳纖維建造的，因此較之重量最輕的鋁船體將大幅減輕船體重量。
由于支柱和箔材是采用高溫固化碳纖維層壓板制造的，因此在重量為20%時，將獲得高強度鋼相同的強度和剛性。
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ICEM旋轉水翼流場旋轉域及靜止域全六面體高質量網格劃分（全文件）
船舶研討會 | BAR Technologies：海上船舶創新
“海上船舶創新”主要探討美洲杯帆船賽水翼、仿真和優化技術經驗如何能夠應用到非競賽型船舶以提高船身性能。
“水上飛行”技術幫助實現卓越的船身性能
美洲杯帆船賽是帆船賽中影響最大的賽事，全潛式水翼船一直是此項競賽中最引人注目、最變幻莫測的亮點。BAR Technologies 對此項技術加以演進并推出一款稱為 FOSS 的產品，即水翼優化穩定系統。通過減少燃油消耗提高船身效率，并通過減弱縱搖和橫搖的影響來大幅改善適航性。
在休閑艇市場中，FOSS 還可以用于改變游艇的外觀和搭乘體驗，讓它們看起來更有活力、更有運動感，同時還能保持燃油效率。對此，最貼切的描述就是海上高性能四輪驅動裝置。
FOSS 在公主游艇 R35 中得以彰顯，同時也是 BAR Technologies 創新、高效船舶套件在船員轉移車、風力渦輪機和其他近海平臺上必不可少的組成部分。
展開 【綜述】船舶在波浪上縱向運動與控制研究
將主動控制程序引入減搖附體控制系統可以隨著船舶航態的改變實時地對以上附體進行控制（自動調節 T 型翼和艉壓浪板的擺角、艉擾流板的伸出長度等），可以顯著增加附體的恢復力（矩），提高其減搖效果。
世界上首個裝配于雙體船的水翼自動控制系統由挪威 Fjellstrand 公司于1991 年推出 [11] ，該系統可以實時監控船舶運動并通過調整水翼的擺角來降低船艏的垂向運動。實船試驗表明，在 3 m 波高下使用 90% 的動力即可保持 40 kn的高航速。該系統已在多艘實船上應用。1992 年，挪威 Harding 公司為一艘 35 m 雙體船加裝了 3 副可控水翼 [12] ，分別布置于雙體船槽道中央以及 2 個片體后方，實際應用表明，該系統可以有效提高雙體船的適航性。21 世紀以來，Esteban 等 [13] 對 T 型翼和艉壓浪板的組合進行了研究，并將其安裝于高速渡輪船模上進行了試驗，試驗結果表明，使用主動式 T 型翼和艉壓浪板可使船的垂向加速度降低 65%。此外，澳大利亞 INCAT 公司為美國的 JHSV 雙體船和西班牙的穿浪雙體船都設計了航態控制系統（Ride Control System, RCS），該系統由 2 個艉擾流板和 1 個可收回的艏部 T 型翼組成，以控制高海況下雙體船的縱搖和垂蕩運動。
總體而言，智能化是未來船舶發展的重要課題，要求船舶的附體可以根據實際遭遇的海況而實時改變位置或擺角。對于減搖附體控制系統的研究主要包含了附體控制策略和船舶運動預報2 大部分，主要采用數值計算、水池試驗和實船試驗用這 3 種方式。
展開 助力產業轉型，Cadence Fidelity CFD 亮相透平機械盛會
在另一項全球頂級航海賽事——美洲杯帆船賽中，日前也有包括衛冕冠軍新西蘭酋長隊在內的三支參賽隊伍宣布選擇 Fidelity CFD 用于提升其比賽船只的航行性能，新西蘭酋長隊曾在 2013 年以突破性的水翼技術一舉奪冠，船體下方的水翼由于可以抬升船體，減小浸潤面積，大幅提高水動力效率，業已成為各支隊伍競爭的技術熱點，四冠王新西蘭酋長隊與 Cadence 的攜手，足以反映出后者在 CFD 軟件領域的技術實力。
除了傳統應用領域，近年來新能源產業的蓬勃發展，也為 CFD 軟件開辟出不少全新的應用市場。以透平機械為例，隨著風電光伏發電量提升，電網負載的動態平衡日益成為迫切的課題，削峰填谷的電網級儲能未來將有廣闊發展前景，在電化學技術路線之外，無論是當前主流的抽水蓄能，還是新興的壓縮空氣儲能（CAES），都需要高效的透平機械以減少損耗，實現儲能效率，也為相應場景下透平機械設計帶來新的約束條件，更高精度、更高效率的 CFD 軟件平臺，無疑可以幫助透平機械廠商更快更好地捕捉新興市場機會，實現轉型升級發展。
隨著 Fidelity CFD 的推出，Cadence 已經向外界展現了向流體仿真等更廣泛系統設計領域拓展布局的意愿和能力。事實上，這樣的拓展也正符合自動化、智能化融合發展的產業變革深層邏輯，并已成為越來越多系統廠商自覺或不自覺的實踐方向，依托數十年來持之以恒的內部研發與外延并購，Cadence 始終行進在產業潮流的最前沿，并已成為電子系統設計（ESD）向智能系統設計（ISD）進化的領導者。
展開 【資料分享專區】Ansys自動駕駛雷達仿真優化方案
大家好，上海安世亞太第【31】期資料已經新鮮出爐啦~本次的主題是《Ansys自動駕駛雷達仿真優化方案》
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【19】水翼雙向流固耦合
【20】電機空心轉軸快速穩定優化設計
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【22】在Motor-CAD中計算繞組交流損耗
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【31】Ansys
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