船舶性能
關(guān)注創(chuàng)建者：渭川熊?? 創(chuàng)建時間：2022-12-08
船舶性能的視頻教程
Fine Marine之船舶阻力自動化仿真方案 ——更專業(yè)的船舶CFD工具
伴隨著日益增長的船舶性能提高需求，如何利用更專業(yè)的船舶CFD工具針對更復(fù)雜船型進行自動化、快速高精度的阻力仿真預(yù)報，以及如何進行更真實的實船阻力仿真預(yù)報，從而實現(xiàn)降低模型試驗成本以及換算偏差，答案就在本期的Fine Marine之船舶阻力自動化仿真方案。
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船舶性能的實例教程
船舶設(shè)計者和建造者可以使用最具成本效益的解決方案來遵守這些法規(guī)。從技術(shù)角度來看，這可以轉(zhuǎn)化為需要更高效和準(zhǔn)確的設(shè)計方法，以便能夠在設(shè)計階段的早期預(yù)測預(yù)期的船舶性能。準(zhǔn)確的預(yù)測可以避免事后昂貴的改造解決方案。
計算流體動力學(xué) (CFD) 軟件在預(yù)測和優(yōu)化船舶性能方面發(fā)揮著越來越重要的作用。廣泛的國際研討會旨在不斷驗證和驗證 CFD 工具生成的數(shù)據(jù)，這些研究中心和大學(xué)定期組織深入?yún)⑴c進一步開發(fā)這種替代實驗?zāi)Ｐ蜏y試的數(shù)值方法。
勞埃德船級社測試案例
勞埃德船級社技術(shù)調(diào)查部組織的勞氏船級社研討會是全球參與的研討會之一。研討會的范圍是驗證一種能夠準(zhǔn)確預(yù)測全尺寸船舶性能的數(shù)值方法，旨在加快船舶的設(shè)計過程，并為模型測試提供時間和成本效益高的替代方案。參與者必須提交在給定條件下預(yù)測的船速、軸扭矩、動態(tài)平衡和螺旋槳空化擴展的數(shù)值結(jié)果。然后將這些結(jié)果與海上試航期間在貨船“REGAL”上進行的船上測量和觀察結(jié)果進行比較。
考慮中的船舶是一艘1994年在波蘭建造的138m雜貨船，總重量11542噸，配備一個四葉右旋定距螺旋槳。
LeadingEDGE 結(jié)果
LeadingEDGE Marine Engineering參加了研討會，并在整個項目中使用了 Fine Marine。LeadingEDGE 的方法主要圍繞 Fine Marine 中實施的高級 Actuator Disk 模型構(gòu)建，該模型讀取真實螺旋槳的開放水域性能。能夠從數(shù)值計算中刪除實際的螺旋槳幾何形狀可以大大簡化物理過程并加快過程。只需要裸船體阻力和自航案例來驗證該方法（空化和開放水域螺旋槳測試不在本次練習(xí)的范圍內(nèi)）。
與船體阻力模擬的慣例相反，模擬的是整個船體而不是半個船體。這允許正確包含由于容器的初始流體靜力平衡和 3D 掃描幾何形狀引起的小不對稱，如研討會組織者提供的那樣。
展開 下載此報告，了解 IBMV 如何將設(shè)計優(yōu)化用于節(jié)能設(shè)備的開發(fā)，以及 ABS 如何使用自動設(shè)計探索改進了螺旋槳性能。
使用船舶計算流體力學(xué) (CFD) 軟件的主要優(yōu)勢
使用船舶 CFD 軟件，意味著設(shè)計師可以在真實工作條件下檢查船舶性能的每個方面。我們的多物理場 CFD 求解器不斷得以開發(fā)，只為提供以下所需的每一種船舶仿真解決方案：
船體阻力預(yù)測
螺旋槳性能，包括空化的預(yù)測
由螺旋槳或虛擬碟盤組成的自推進系統(tǒng)仿真
預(yù)測船舶運動、對海浪的響應(yīng)和相互作用
空氣動力學(xué)和流體動力學(xué)組合仿真
流體力學(xué)和抗壓力組合仿真
與一維系統(tǒng)仿真工具的協(xié)同仿真
通過此概述視頻了解更多信息。
為何對船舶應(yīng)用全尺寸 CFD 仿真？
以比例模型測試船舶設(shè)計給預(yù)測增加了不確定性。得到的結(jié)果必須放大，才能預(yù)測實際性能；而為此采用的經(jīng)驗關(guān)系可能會導(dǎo)致不準(zhǔn)確性?？梢园慈叽邕M行 CFD 建模，而不再需要放大結(jié)果。此外，全尺寸仿真可以確保邊界層效應(yīng)得以正確捕獲，同樣，螺旋槳性能可以準(zhǔn)確預(yù)測。通過此白皮書詳細了解船舶全尺寸 CFD 仿真的優(yōu)勢。
使用船舶 CFD 軟件，讓船舶設(shè)計師和工程師可以在真實的運行條件下以全尺寸檢測船舶性能。自動化方面的最新進展意味著可以在幾個小時內(nèi)完成設(shè)計測試，便于探索各種不同選項、執(zhí)行設(shè)計優(yōu)化以及將最高效的設(shè)計投入市場。
船舶設(shè)計流程各個階段的解決方案
我們的解決方案可以助力創(chuàng)建船舶數(shù)字化雙胞胎，從最早的概念階段開始，直到最終的生產(chǎn)設(shè)計和運作。
展開 在提交投標(biāo)之前樹立對船舶成本估算和性能預(yù)測的信心
了解通過智能設(shè)計優(yōu)化如何能夠?qū)崿F(xiàn)指定要求并提升投標(biāo)信心。本白皮書包含一個案例研究，該案例通過指定一系列要求并探索適合這些條件的設(shè)計，展示如何針對運營費用 (OPEX) 和資本支出 (CAPEX) 優(yōu)化船舶。自動設(shè)計流程分析了數(shù)百個設(shè)計，并為每個設(shè)計都提供了船舶成本估算和性能數(shù)據(jù)。通過分析結(jié)果的趨勢和模式，可以看出不同參數(shù)對船舶性能的影響。
本白皮書涵蓋船舶設(shè)計軟件的使用，對于以下人員尤為適用：
造船廠和咨詢公司的船舶設(shè)計師和設(shè)計團隊。使用船舶設(shè)計軟件的團隊的經(jīng)理和預(yù)算負責(zé)人也會對這種新方法所帶來的效率感興趣。
了解有關(guān)作者及其在船舶計算流體力學(xué) (CFD) 仿真軟件方面的背景的更多信息
德?lián)P·拉多薩夫列維奇 (Dejan Radosavljevic) 是 Siemens Digital Software Industries 仿真和測試業(yè)務(wù)部門的船舶仿真專家。他在英國勞氏船級社工作長達 20 多年，在此期間他在技術(shù)調(diào)查部和流體動力學(xué)小組中擔(dān)任過各種職務(wù)。
在他整個職業(yè)生涯中，德?lián)P一直倡導(dǎo)使用船舶計算流體力學(xué) (CFD)，特別是在船舶性能優(yōu)化方面。在西門子公司任職期間，他曾與世界各地的船舶客戶打交道，幫助他們將仿真應(yīng)用到船舶設(shè)計和性能過程中。
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展開 它們能夠幫助用戶進行設(shè)計優(yōu)化、性能評估和問題解決，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)計和性能優(yōu)化的計算流體力學(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.海水動力學(xué)分析
Star-CCM+ 可以對船體在不同運行條件下的流場進行模擬和分析，包括速度分布、壓力分布、湍流特性等。這有助于設(shè)計師了解船體在正常運行、航行中和靠泊中的流體行為，幫助改進船體形狀和船體部件（如螺旋槳、推進器等）的設(shè)計。
2.流阻分析與減阻優(yōu)化
通過在 Star-CCM+ 中模擬船體在不同速度下的流場，可以評估船體的阻力和阻力分布。這有助于設(shè)計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的起泡現(xiàn)象，特別是泡沫阻尼對船舶性能的影響。這種現(xiàn)象在高速船和水下船體的設(shè)計中十分重要，因為它可以減少阻力、提高船體穩(wěn)定性和減小噪音。
4.船舶推進系統(tǒng)優(yōu)化
通過 Star-CCM+ 對船體和推進系統(tǒng)的耦合模擬，可以評估不同推進器的性能、推力和效率。同時，還可以對船體與推進器之間的相互作用進行模擬，以進一步優(yōu)化推進系統(tǒng)的設(shè)計。
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)計師了解這些現(xiàn)象對船舶性能的影響。這有助于改進設(shè)計，減少湍流阻力，提高船舶的操縱性和穩(wěn)定性。
6.考慮多物理場耦合
Star-CCM+ 還可以模擬船舶行業(yè)中常見的多物理場問題，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估船舶的性能和可靠性，加強設(shè)計的合理性。
展開 摘要
SACS軟件的COLLPASE模塊是導(dǎo)管架平臺進行船舶碰撞研究的有效工具。目前國內(nèi)船撞分析的環(huán)境參數(shù)選取都是基于國際規(guī)范，因此需要針對項目所在國內(nèi)海域?qū)嶋H情況進行參數(shù)適應(yīng)性研究。文章在參數(shù)適應(yīng)性研究基礎(chǔ)上針對項目所在海域?qū)?em>船舶噸位、船撞速度、船撞區(qū)域等參數(shù)進行了修正，并且采用修正后參數(shù)對船撞過程以及撞擊后導(dǎo)管架的性能進行了研究。
關(guān)鍵詞
船撞；導(dǎo)管架；SACS；倒塌；Collapse
前言
近年來，隨著海洋石油開采的不斷發(fā)展，一座座海上石油平臺拔地而起，某些海域，石油平臺的密度已經(jīng)接近飽和。如此高密度的石油平臺在安裝階段，乃至整個壽命周期內(nèi)，都有被船舶撞擊的風(fēng)險。雖然大多數(shù)平臺都安裝有靠船裝置，以降低供應(yīng)船等船舶作業(yè)時碰撞平臺對平臺造成損傷，但是意外情況仍難免發(fā)生。船舶撞擊平臺輕則造成結(jié)構(gòu)凹陷變形，重則導(dǎo)致平臺傾覆倒塌。據(jù)了解，我國渤海海域一座四腿的導(dǎo)管架井口平臺的工程投資大約在數(shù)十億元人民幣。
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船舶性能的最新內(nèi)容
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一、背景介紹
隨著航運業(yè)的快速發(fā)展，船舶的性能要求日益提高，尤其是在安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性方面。傳統(tǒng)的設(shè)計方法往往依賴于經(jīng)驗和試驗，效率低下且成本高昂。因此，仿真優(yōu)化在現(xiàn)代船舶設(shè)計中的作用越加突顯，采用計算機仿真技術(shù)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為一種趨勢。
關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)空化器；水動力學(xué)特性；改良葉型；自然空化；數(shù)值模擬
0 引 言
空化現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于船舶螺旋槳上，由該現(xiàn)象所帶來的噪聲、振動和空蝕破壞等負面影響對船舶性能提出了巨大挑戰(zhàn)[1]，如何使空化現(xiàn)象穩(wěn)定可控，已成為眾多學(xué)者關(guān)注的問題。根據(jù)伯努利方程，當(dāng)物體在水下以足夠高的速度運動時，其周圍流體的局部壓力會下降，當(dāng)降至飽和蒸汽壓以下后，流體會發(fā)生汽化從而產(chǎn)生空化。
船型設(shè)計實現(xiàn)數(shù)字化以后，利用CFD數(shù)值模擬方法快速預(yù)報船型的水動力性能已成為船舶型線優(yōu)化設(shè)計的常規(guī)技術(shù)手段。在此基礎(chǔ)上，以數(shù)值計算得到的水動力性能為優(yōu)化目標(biāo)，通過算法對設(shè)計空間進行探索，最終獲得滿足約束條件的最優(yōu)船型方案。謝玲玲等[3]通過建立多航速優(yōu)化模型，對某高速客船首部興波阻力進行了優(yōu)化。
例如，通過提高螺旋槳的制造工藝和材料使用，可以減少振動和噪音，提高船舶的性能和效率。結(jié)合新一代信息技術(shù)，如人工智能和大數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)對巨型螺旋槳的智能化管理和優(yōu)化，提高整體效能。只有不斷創(chuàng)新，中國巨型螺旋槳業(yè)才能在全球市場中立足并獲得競爭優(yōu)勢。
提高競爭力也是中國巨型螺旋槳產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的因素。目前，巨型螺旋槳市場并不完全由中國企業(yè)主導(dǎo)，國際競爭壓力仍然十分激烈。
這些應(yīng)用可以幫助船舶設(shè)計師提高船舶性能、降低成本和環(huán)境影響，同時提供更好的船舶操縱性、安全性和舒適性。
由于不斷變化的海洋、運輸、裝載和競賽條件影響船舶設(shè)計性能，可能需要數(shù)百甚至數(shù)千次模擬運行才能最終確定設(shè)計并對結(jié)果的準(zhǔn)確性充滿信心。因此，自動化對于在不影響結(jié)果準(zhǔn)確性的情況下最大限度地縮短周轉(zhuǎn)時間至關(guān)重要。我們的解決方案具有低弗勞德數(shù)和高弗勞德數(shù)阻力、適航性、（自）推進、縱傾優(yōu)化、開放水域螺旋槳以及船舶 CFD 分析的許多其他方面的自動化。
船舶性能的核心因素之一就是螺旋槳。
本篇作者：盧蘇立
頁面編輯：王國輝、徐誠祺
內(nèi)容校核：劉佳侖、李詩杰
船舶的操縱運動數(shù)學(xué)模型可以用于評估船舶的操縱性能，在當(dāng)今智能船舶技術(shù)高速發(fā)展的時代發(fā)揮著越來越重要的作用。
概念設(shè)計的最終范圍是降低風(fēng)險，驗證最重要的船舶性能要求，并為初步設(shè)計的開始建立基礎(chǔ)。典型概念設(shè)計的產(chǎn)品和文檔如表1所示
由于需要在不同設(shè)計之間比較性能、成本和風(fēng)險。因此強調(diào)相對的準(zhǔn)確性和一致性，而不是絕對準(zhǔn)確性。總的來說，“最佳可能設(shè)計”的集合必須說明船東感興趣的能力與成本以及與風(fēng)險的權(quán)衡。在概念設(shè)計階段結(jié)束時，將確定新船的主要特征沿著主要船舶性能要求，即所需的船舶能力。
