船舶操縱的案例
商船三井開始測試AR技術船舶操縱支援系統(tǒng)
AR顯示航海情報on/off對比（白天）
AR顯示航海情報on/off對比（夜間）
10月11日，商船三井宣布，其與古野電氣、商船三井Techno-Trade共同開發(fā)的應用AR（增強現(xiàn)實）技術的船舶操縱支援系統(tǒng)將在一艘VLCC上安裝測試。
這艘新建VLCC“SUZUKASAN”號計劃于10月12日完工，將安裝并運營商船三井的新系統(tǒng)，驗證其效果。船舶操縱支援系統(tǒng)以船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）的信息為基礎，在船橋前部設置的顯示屏上展示周圍航行的其他船舶和海上浮標等標記物的動態(tài)信息，通過AR顯示從船橋上拍攝的圖像，在航行過程中為船員的導航和觀察提供視覺支持。
系統(tǒng)改良前
系統(tǒng)改良后
“BELUGA ACE”號汽車運輸船
今年3月，應用AR技術的船舶操縱支援系統(tǒng)已經(jīng)安裝在新一代FLEXIE系列汽車運輸船的首制船“BELUGA ACE”號上，而“SUZUKASAN”號上安裝的系統(tǒng)基于“BELUGA ACE”號進行的試驗結(jié)果，改良了AR顯示畫面，船長能夠在顯示屏上確認其他船舶的航速、最快接近時間、最接近距離等船舶信息。
未來，商船三井計劃擴大AR技術船舶操縱支援系統(tǒng)的安裝范圍。
展開 研究成果介紹-基于CFD與經(jīng)驗方法的雙槳雙舵內(nèi)河船舶操縱運動建模
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)學模型可以用于評估船舶的操縱性能，在當今智能船舶技術高速發(fā)展的時代發(fā)揮著越來越重要的作用。本文基于CFD與經(jīng)驗方法提出了一種針對雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運動數(shù)學模型，通過將模型仿真結(jié)果與一艘雙槳雙舵64箱內(nèi)河集裝箱船船模自由自航模實驗結(jié)果的比較，驗證了該模型的有效性。本文采用CFD方法計算了模型船在不同進速系數(shù)和舵角下的螺旋槳及舵的水動力系數(shù)，并將計算結(jié)果回歸從而得到了考慮螺旋槳影響的舵力模型。本文首先驗證了CFD數(shù)值方法及舵力模型的可靠性，而后，將舵力模型與經(jīng)驗公式相結(jié)合，實現(xiàn)并驗證了雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運動建模。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103261
附件下載：
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引用格式：
Lu Suli,Cheng Xide,Liu Jialun,Li Shijie,Yasukawa Hironori. Maneuvering modeling of a twin-propeller twin-rudder inland container vessel based on integrated CFD and empirical methods[J]. Applied Ocean Research,2022,126.
展開 研究成果介紹-基于CFD與經(jīng)驗方法的雙槳雙舵內(nèi)河船舶操縱運動建模
Maneuvering modeling of a twin-propeller twin-rudder inland container vessel based on integrated CFD and empirical methods
基于CFD與經(jīng)驗方法的雙槳雙舵內(nèi)河船舶操縱運動建模
盧蘇立，程細得，劉佳侖*，李詩杰，安川宏紀
本文的研究對象為一艘雙槳雙舵64箱內(nèi)河集裝箱船船模，模型船長3.522m。模型船及自由自航模實驗場景如下圖所示。
模型船及實驗場景圖
01
模型框架
本文所提出的操縱運動模型在Liu 2017工作的基礎上，采用CFD方法對螺旋槳-舵的水動力性能進行了仿真，通過回歸分析得到了槳后舵升阻力系數(shù)的變化，結(jié)合經(jīng)驗方法建立了雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運動數(shù)學模型。本文提出的操縱模型框架及與Liu2017和Fujii方法計算舵力的比較如下圖所示。
02
驗證結(jié)果
為了對上述模型進行驗證，本文從兩個方面開展驗證工作。
展開 船舶航向控制器設計與仿真
則舵機伺服機構(gòu)數(shù)學模型為：
G2(s)=1/1+3s
2.3 船舶運動數(shù)學模型
船舶運動數(shù)學模型是船舶運動仿真與控制問題的核心。在船舶運動控制領域，建立船舶運動數(shù)學模型大體上有兩個目的：一個目的是建立船舶操縱模擬器，為研究閉環(huán)系統(tǒng)性能提供基本的仿真平臺；另一個目的是為了設計船舶運動控制器服務。目前在船舶運動模型化研究中有兩大流派，一派是歐美學派，它采用的是整體型模型結(jié)構(gòu)；另一派是日本學派，它發(fā)展的是分離型模型。本文研究船舶航向保持，采用整體型的船舶運動數(shù)學模型，即把船、槳、舵看作一個整體。
日本學者野本謙作基于船舶操縱運動線性方程，從控制工程的觀點來研究船舶操縱性問題，把由于改變舵角而引起的各種操縱運動看作輸出操縱運動對輸入舵角的響應關系。并由此推導出了轉(zhuǎn)艏操舵響應方程，即操縱運動方程。也稱作Nomoto模型。Nomoto模型是船舶運動控制領域應用最廣泛的一種線性數(shù)學模型，在線性控制器的設計和簡單的系統(tǒng)仿真中能夠保證較高的精度。本次設計選擇的船舶運動數(shù)學模型就是Nomoto模型。因為用Nomoto模型進行船舶運動控制器設計有兩個好處：一是在低頻范圍，其頻譜與高階模型的頻譜非常相近；二是設計出的控制器階次低，易于實現(xiàn)。
1957年由日本野本謙作(Nomoto)教授在基于操縱線性方程基礎上，從控制工程觀點來研究船舶操縱性問題，提出了表征船舶操縱性的T、K指數(shù)，建立了線性船舶操縱響應數(shù)學模型：
這里，δ為舵角，T1，T2，T3是二階Nomoto模型的時間常數(shù)，K為舵增益，在低頻時可轉(zhuǎn)化成為一階Nomoto模型：
即：
Tr+r=Kδ
式中，r為艏搖角速度，T=T1+T2-T3。系統(tǒng)的輸入為舵角δ，輸出為艏相角ψ或艏搖角速度r。
展開 
論流體力學在船舶操縱中的應用
下沉量的產(chǎn)生；對于下沉量的產(chǎn)生原因是否可以這么解釋：航行時，船舶底部的水流速度相對于靜止時要快多了，因此航行時船舶底部的壓強相對于靜止時也小了，從而使得產(chǎn)生的浮力也變小了，且船速越快，流速也越快，壓強就減小的越多，因此下沉量也就越大；富裕水深越小，相同船速船底水流速度越快，下沉量就越大。
題外話：
現(xiàn)在很多家庭都有了轎車，而轎車的頂部大都是流線型的設計，而底部則是平的。按照上述理論，汽車快速行駛時，頂部的氣流快速通過，壓強就小，而底部會有亂流、渦流出現(xiàn)。從而產(chǎn)生向上的抬升力，導致輪胎的抓地力減小，操控性能變差，這就是為什么我們會感覺速度太快時車子會漂。這同時也解釋了為什么日系車、韓系車（自重輕）高速行駛時更容易感覺漂。理論上，只要速度足夠快，我們的轎車是能夠飛離地面的。飛機的機翼設計也是如此，上部流線型，下面則相對較平。同理，船舶螺旋槳背面會存在高壓氣泡（渦流增壓），在氣泡破裂時會沖擊槳葉表面，產(chǎn)生氣蝕破壞槳葉表面。
總結(jié)：
在實際操縱中，不一定每次都會出現(xiàn)自己所預判的結(jié)果的，因為船的運動還會受到其他多種因素如富裕水深、風向、風速、船速、車速、船舶水下型形、操舵人員的技能、之前的舵令、之前本船的轉(zhuǎn)頭趨勢等等多種因素影響的，跟船的裝載狀態(tài)（滿載或空載，通常空載艏部艏流面積小）也有很大關系；因此，我們應綜合考慮多方面條件（如風、流哪個因數(shù)的影響力更大）做出預判，萬一出現(xiàn)了背離，可進一步分析深層次的其他因素。有了對這一基本理論的理解，大家不需要絞盡腦汁去死記硬背什么時候回出現(xiàn)什么現(xiàn)象，只需簡單的綜合分析下，就能想到結(jié)果，提前采取相應的預防措施或提前做好相應的應急準備，為我們的航行安全提供更多的保障。
展開 船舶自動靠離泊系統(tǒng)設計與關鍵技術
其中，船端感知及控制模塊主要負責環(huán)境、本船及他船航行狀態(tài)感知，船舶靠泊作業(yè)決策與航跡、航向、航速規(guī)劃，船舶低頻運動控制等功能；岸基設備感知及控制模塊則主要針對岸基無纜系泊設備實現(xiàn)對設備自身、系泊船舶狀態(tài)以及設備壓力等的感知、設備運動及吸附力控制等功能；數(shù)據(jù)交互模塊主要以數(shù)據(jù)庫的形式，在兩個控制模塊之間進行數(shù)據(jù)存儲及交換，從而實現(xiàn)信息的同步，提高感知精度及控制精度，降低船舶運動及設備控制風險，系統(tǒng)示意圖如圖所示：
圖8 船舶自動靠泊系統(tǒng)
船舶自動靠泊系統(tǒng)關鍵技術
靠離泊運動是船舶運輸營運最后一公里的關鍵問題，建立模塊化、系統(tǒng)化的船舶自動靠泊系統(tǒng)，能夠減少船舶靠離泊過程中人員勞動強度、提高作業(yè)效率和安全性，具有迫切的現(xiàn)實需求和重要的理論意義，其關鍵技術主要包含船舶低速運動建模技術、船舶低頻運動控制技術、船-岸協(xié)同感知技術、智能無纜系泊技術等。
1.低速運動建模技術
船舶的靠離泊運動，例如緊急制動、橫向移動、短時間進車、掉頭等為典型的低速域運動]。低速域下，船舶前進速度接近于零，船舶橫向速度和轉(zhuǎn)艏角速度與前進速度處于同一量級，且涵蓋0—180°的漂角范圍，船舶水動力非線性強；富余水深小，淺水及岸壁效應明顯，風、流等外部干擾不可忽略；船速低、槳轉(zhuǎn)速小、沒有舵效，需要借助側(cè)推器、拖輪、錨纜等操縱設備控制船舶的橫移與轉(zhuǎn)向。當前對船舶運動模型的研究主要圍繞常速域下船舶的操縱運動，對于低速域下船舶的操縱性研究較少；此外，船舶操縱性的研究主要采用經(jīng)驗公式法、試驗法以及計算流體力學方法，基于回歸分析的經(jīng)驗公式法依賴數(shù)據(jù)廣度，試驗法研究周期長、推廣性差，目前常采用計算流體力學方法對船舶水動力、流場發(fā)展進行研究。
展開 動態(tài)圖文 泊船之錨
錨
"錨"是船舶操縱的一個重要工具，借助它可以實現(xiàn)船舶的停泊或者靠泊。
船用的錨種類很多，形狀也各異，下圖展示的是一種常用的無桿錨。
連接船舶與錨的鐵鏈叫做錨鏈，由許多鋼鐵制成的橢圓形鏈環(huán)連接而成。
拋錨
拋錨過程
巨大的船體能夠在大風大浪中不發(fā)生漂流，這是由于錨嚙入海底產(chǎn)生抓力，以及錨鏈橫拉在水底產(chǎn)生的摩擦力，二者共同作用的結(jié)果。
受力圖
錨在水中的受力
錨的抓力加上錨鏈與地面的的摩擦力的合力大于船體受到的外力，船舶就能安全地停泊在風浪中，受力示意圖如下：
提高拋錨效果
措施有哪些？
為了達到更好的拋錨效果，有兩個方面的措施：
1，使用更大抓力效果的錨設備；
2，增加錨鏈的長度，保證錨鏈的重量，提高錨鏈與地面間的摩擦力。
本文來源公眾號：船舶知識科普
展開 Star-CCM+在船舶行業(yè)的解決方案：電氣化船舶的設計過程
然后，隨著CFD模型在每個時間步的迭代，該系統(tǒng)模型將得到更新，你可以得到實時操縱、航海仿真之間的實際互動，并實際得到你的電力驅(qū)動系統(tǒng)所做的動態(tài)效果。然后這些影響被納入到CFD模型中。
為無人船鋪平道路，ABB推出新一代DP系統(tǒng)
ABB Ability?船舶領航控制動態(tài)定位（DP）系統(tǒng)亮相德國漢堡國際海事展（SMM），它不僅通過直觀的觸摸式用戶界面簡化了船舶操縱，而且使得船舶運營變得更為安全高效。
ABB Ability? 船舶領航控制系統(tǒng)以用戶為中心而設計，降低了自動化導航的工作量，并使橋樓人員能夠全身心關注船舶的整體控制和定位。該系統(tǒng)可與既有的船載設備無縫集成，易于安裝和維護，從“橋樓到螺旋槳”為船東全方面大幅提升了價值。
新系統(tǒng)的一個關鍵優(yōu)勢是允許操作人員切換至操縱桿控制，從而控制船舶以任何速度直抵目的地。ABB Ability?船舶領航控制系統(tǒng)通過特定算法，計算出在各種操作情形下執(zhí)行船舶控制命令的最佳方式。由此，船員們能夠保持全方位的態(tài)勢感知，而不必過分關注控制模式切換，使得整體的操作安全性得以進一步提高。
該系統(tǒng)在SMM上宣布已獲得英國勞氏船級社（LR）的原則性認可證書（AIP）。
“英國勞氏船級社專注于支持航運業(yè)引入新的解決方案，以提高船舶運營的安全性、高效性和可持續(xù)性，”勞氏船級社船舶與近海事業(yè)部創(chuàng)新、市場和銷售總監(jiān)David Barrow表示。“隨著數(shù)字技術的進步，設備制造商、船級社和船東之間日益加強的協(xié)作將成為關鍵。此項目彰顯了勞氏船級社與ABB為共同達成這一里程碑的通力協(xié)作精神。”
“ABB Ability?船舶領航控制系統(tǒng)是當今先進技術的典范，將為未來的無人航運奠定基礎，”ABB船舶與港口事業(yè)部，數(shù)字解決方案高級副總裁Mikko Lepist說。“為實現(xiàn)無人航運，我們需要用動態(tài)定位（DP）系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的獨立運行的解決方案。ABB Ability?船舶領航控制系統(tǒng)采用了最新的人機界面技術，并具有實實在在的安全和效率優(yōu)勢。”
展開 日本郵船推出“人性化”橋樓概念
日本郵船日前宣布，該公司完成一種新的船舶橋樓概念的研發(fā)，并且已經(jīng)部署在該公司管理的一艘大型集裝箱船上。
據(jù)介紹，這種橋樓概念“Integrated information and bridge system”集成了信息和橋樓系統(tǒng)，橋樓空間和儀表儀器都得到了優(yōu)化，實現(xiàn)了人體工程學排布，設計能利用導航設備的IoT能力，提高了船舶運營的安全性和效率。
自2007年以來，日本郵船就和導航設備制造商和船廠合作研究如何改善船舶橋樓，以提高船員觀望效率，減少人工錯誤。
傳統(tǒng)上，船舶的各種不同導航和操縱設備單元都獨立的位于橋樓區(qū)，因此船員必須在橋樓區(qū)走動，以收集信息，并且必須站著操縱船舶。
此次的新橋樓概念中，其集成駕駛控制臺只有傳統(tǒng)控制臺大約三分之二的尺寸空間，船員能夠同時檢查重要的導航信息，并同時操縱船舶。日本郵船稱，船員坐著操作更有助于掌握船舶周圍的情況。
而采用操縱桿式的航行自動駕駛儀系統(tǒng)，能更好地避免與其他船舶的碰撞，并幫助處于坐姿的船員方便地操縱船舶。然而，考慮到安全性，該概念還在控制臺上安裝了一個微型手動輪，用于緊急情況下的轉(zhuǎn)向操作。
橋樓優(yōu)化
新的橋樓概念配有大型窗戶，窗口之間的間隙已被最小化，以減少死角。雨刷實現(xiàn)了遠程遙控器操作。橋樓的形狀也已被優(yōu)化，以確保坐姿也擁有清晰的視線。橋樓的布局也得到了改善，改善了工作環(huán)境，減少航行觀察的疲勞。
在橋翼，狹窄的通道從駕駛室兩側(cè)向外延伸，能進行船進出港口和停泊/啟航等操作。橋翼也配備了大窗戶和落地窗戶，配備了綜合控制臺，可以遠程控制主推進器、舵和船首推進器。
展開 船舶轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設計及仿真研究
有野本模型的K、T指數(shù)計算公式可以得到，K與航速V呈線性關系，T與V呈反線性關系，即：
且時間常數(shù)T0=T1+T2-T3，V0為額定營運航速，則最終的傳遞函數(shù)為：
為了便于比較不同船舶之間的操縱性，同時也是為了進一步簡化船舶模型的傳遞函數(shù)，我們常常將操縱性指數(shù)K，T作無因次化處理，從而消去其量綱的處理，即：
在這兩個式子中，L為船長，單位為m；vs為船速，單位為m/s。
本次論證中所使用的船舶原型為一艘大型油輪，其主要參數(shù)進過查閱資料可以得到如下：
總噸位 222000t 船長 290m 船寬 48.2m
吃水深度 18.5m 航速 15.5kn
船舶操縱性參數(shù)：K'=2.80 T '=5.30
由上述的推導及參數(shù)的確定可以得到所選油船最終的傳遞函數(shù)為：
3 船舶PID運動控制仿真
在進行整個系統(tǒng)的程序流程圖搭建之前，我們先要確定系統(tǒng)的原理。在整個系統(tǒng)中輸入量r(t)采用的是給定的階躍信號，而中間的比例、積分、微分環(huán)節(jié)，我們采取的是Matlab自帶的PID控制器。而圖中的過程對象，在本次設計的實例之中采用的是在前文中已經(jīng)經(jīng)過計算得出的船舶模型傳遞函數(shù)，其輸出值則和給定一起連接在一個示波器上，通過對示波器的觀察就可以得到整個系統(tǒng)的控制效果。
在Matlab中創(chuàng)建一個新的m文件，再打開Simulink控件庫，把需要的控件逐個拖拽到m文件內(nèi)，再進行控件間的連接。連接好了以后，我們可以得到如圖1所示的程序流程圖：
圖1 PID控制程序流程圖
對于整個PID的控制系統(tǒng)最為關鍵的是對PID控制器內(nèi)部三個參數(shù)的設定。而對于參數(shù)的設定是有一定技巧和規(guī)則的。
PID的參數(shù)是更具被控制的對象的慣量來確定的。
展開 
船舶搖蕩簡單介紹
船舶搖蕩是指船舶在風浪作用下，于平衡位置附近所作的周期性振蕩運動。船舶的搖蕩，包括橫搖，縱搖、搖首、縱蕩、橫蕩和垂蕩(起伏)。其中，對船舶影響較大的是橫搖、縱搖和垂蕩，三者通常可用擺幅和周期(或頻率)來表征。
在規(guī)則波中，船舶的擺幅主要取決于波幅(波傾角)、船舶固有周期和波浪相遇周期的比值；船舶的搖擺周期則等于波浪相遇周期。在非規(guī)則波中，船舶的擺幅和周期是隨機的，只能求其統(tǒng)計規(guī)律。船舶的搖蕩，導致航行阻力增大、螺旋槳效率降低，影響武器、技術器材的使用，造成人員疲勞、暈船，惡化了艦艇的航海性能。船舶的搖蕩性能是船舶耐波性的主要方面，以擺幅小、周期長為好。
船舶的搖蕩主要有下列六種形式：
（1）橫搖(roll)--繞船舶縱軸的往復搖動；
（2）縱搖(pitch)--繞船舶橫軸的往復搖動；
（3）首搖(yaw)--繞船舶垂直軸的往復搖動；
（4）垂蕩(heave)--沿船舶垂直軸的上下往復運動，又稱升沉；
（5）橫蕩(sway)--沿船舶橫軸的左右往復運動；
（6）縱蕩(surge)--沿船舶縱軸的前后往復運動。
其中，橫搖、縱搖和垂蕩對船舶航行的影響最大，而橫搖又最易發(fā)生，搖蕩幅值也最大，嚴重影響船舶安全。
搖蕩運動對船舶的影響是不利的，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1)對船舶性能的影響：劇烈的橫搖可能使船舶喪失穩(wěn)性而傾覆，縱搖和垂蕩會引起螺旋槳飛車，導致航速下降。劇烈的搖蕩使船舶阻力增加；推進器情況惡化，給船舶操縱帶來困難。
(2)對船舶結(jié)構(gòu)和設備的影響：船舶搖蕩時會產(chǎn)生碰擊，使船體構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生附加應力，使某些構(gòu)件損壞。搖蕩會引起甲板上浪，損壞甲板上的設備和建筑。
(3)船舶搖蕩會影響機械設備和儀器、儀表的正常工作；同時引起船員和旅客暈船，使工作和生活環(huán)境惡化；還會引起貨物移動或倒塌造成貨損。
展開 方向路徑各異，智能船研制誰將快人一步？
據(jù)悉，瓦錫蘭近年來聚焦智能船舶研制，在該領域進行了前瞻性布局，取得了不少研發(fā)成果，并不惜出售水泵等其他業(yè)務，以更加心無旁騖地利用數(shù)字化技術打造智能船舶生態(tài)系統(tǒng)。
采用瓦錫蘭船舶自動靠泊系統(tǒng)的85米長渡船“Folgefonn”號／資料圖
與瓦錫蘭相似的歐洲企業(yè)還有羅爾斯·羅伊斯、ABB、康士伯等，這些企業(yè)均將智能船舶研制作為當前及未來的研發(fā)重點，并將研發(fā)的技術和系統(tǒng)首先應用于小型船舶上。
ABB日前向全球船舶行業(yè)推出了全新的領航控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于ABB Ability數(shù)字化技術解決方案，對船舶動態(tài)定位技術進行了深化創(chuàng)新，可簡化船舶操縱，為船舶自主航行或?qū)崿F(xiàn)無人化創(chuàng)造了基礎條件。
羅·羅則主要針對未來陸基控制中心的研發(fā)以及未來遠程遙控和自動化航運領域中人工智能的應用，在遠程遙控船舶、自動化航運及船舶行業(yè)數(shù)字化方面取得顯著進展。去年6月，羅·羅展示了全球首艘遙控商船，這艘長28米、名為“Svitzer Hermod”的拖船安裝了以羅·羅動力定位系統(tǒng)為關鍵設備的遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)了停靠、解鎖、360度旋轉(zhuǎn)等智能操控。今年7月，在出價者眾多的情況下，羅·羅的商船業(yè)務被康士伯收購，其中的一個重要原因就是康士伯在全球自動化、導航和控制系統(tǒng)領域占據(jù)主導地位，在數(shù)字化、智能船舶和自主概念方面處于領先地位，并對智能船舶前景持與羅·羅相同的信念。全球首艘全自動集裝箱船“Yara Birkeland”號就是由康士伯提供核心解決方案和產(chǎn)品，該船長80米，寬15米，能夠裝載120個20英尺標準集裝箱。
展開 【CFD數(shù)值仿真算例】圓球入水數(shù)值仿真
但是可以預期，數(shù)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(xiàn)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(huán)境下的航行性能試驗，并與平臺的操縱控制相結(jié)合，實現(xiàn)“數(shù)值航行”。
數(shù)值水池的核心價值
數(shù)值水池的核心價值在于“應用”。現(xiàn)階段，數(shù)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(wǎng)絡技術等），為船舶工業(yè)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。
展開 STAR-CCM+計算二維翼型氣動性能
艦船上的舵、水翼、減搖鰭等都是機翼，螺旋槳、汽輪機葉片和壓縮機葉片也都是利用機翼原理工作的，而在研究船舶操縱性時，甚至還可把船體的水下部分看作一個巨大的機翼。
隨著航空科學的發(fā)展，世界各主要航空發(fā)達的國家建立了各種翼型系列。美國有NACA系列，德國有DVL系列，英國有RAF系列，蘇聯(lián)有ЦΑΓИ系列等。這些翼型的資料包括幾何特性和氣動特性，可供氣動設計人員選取合適的翼型。本算例以NACA65(1)-212翼型為例，簡單介紹使用STAR-CCM+進行二維翼型氣動性能計算的一般步驟。
二
計算流程
大多數(shù)情況下，翼型的氣動性能計算采用二維網(wǎng)格模型。二維網(wǎng)格能夠滿足計算的需求，同時又不至于消耗過多的計算資源，一定程度上提高計算的效率。STAR-CCM+雖然支持對二維網(wǎng)格模型的求解，但不支持導入二維幾何實體，也無法直接生成二維網(wǎng)格，但可以實現(xiàn)三維網(wǎng)格到二維網(wǎng)格的轉(zhuǎn)換。本算例利用STAR-CCM+三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成二維網(wǎng)格的功能，現(xiàn)在STAR-CCM+中生成三維的翼型繞流網(wǎng)格，再將該三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成二維網(wǎng)格，最后利用二維網(wǎng)格進行求解。
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