阻力計算
關注創建者：HMS Dragon/D35 創建時間：2023-02-16
阻力計算的視頻教程
STAR-CCM+船舶阻力計算標準流程及參數設置經驗
學到什么： 一整套完整的STAR-CCM+船舶阻力計算標準流程，算例各參數設置的經驗等。 直播內容： 1.計算流程 ? 導入幾何（有的要進行幾何處理） ? 分配區域 ? 設置邊界條件 ? 劃分網格 ? 設置物理模型 ? 設置初始條件 ? 創建報告繪圖和求解視圖 ? 設置求解器和停止（收斂）準則 ? 計算 ? 后處理 2.經驗分享
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阻力計算的實例教程
摘 要：
在海洋平臺拖航過程中，提前準確計算平臺拖航阻力，選配動力合適的主拖輪，對拖航安全有著十分重要的意義.調研了各主流船級社拖航阻力的計算公式或推薦方法，以勝利石油工程公司典型自升式海洋平臺為研究對象，進行了CFD/AQWA有限元數模計算，根據結果的對比分析，優選了適合國內海域平臺拖航阻力的計算模型，并提出了適合的拖船選用安全系數.
關鍵詞：拖航阻力;計算模型;有限元;海洋平臺;
海上自升式平臺沒有自航能力，一般采用拖輪進行拖帶作業.拖航前需計算平臺拖航阻力，選擇系柱拖力相當的拖輪；如果拖航阻力計算不準確，拖輪拖帶能力不足，遇到惡劣海況時無法制衡平臺，可能出現平臺失控的情況.關于拖航阻力計算，目前國內一般采用中國船級社(CCS)《海上拖航指南(2011)》“附錄2 海上拖航阻力估算方法”,但該計算模型僅考慮了摩擦阻力、剩余阻力和空氣阻力(風阻力),沒有考慮波浪阻力的影響.在拖航實踐過程中，當遭遇惡劣氣象時，拖輪零拖帶航速的實測拖力與計算阻力有一定差距，該差值甚至超過了拖力儲備值，加大了平臺失控的風險.為解決目前拖航阻力計算方面存在的一些問題，消除拖力不足帶來的平臺失控風險，勝利石油工程公司在充分調研和了解國內外相關研究的基礎上，對平臺拖航阻力計算開展了專題研究.
1 國內外規范算法介紹
平臺拖航距離遠、時間長、救援能力弱，需要充分考慮遭遇突發惡劣氣象的影響，因此應計算極端氣象海況條件下的拖航阻力，并匹配具備相應拖帶能力的主拖輪，確保拖航過程安全.在國內外不同海上組織的標準中，均有對計算拖航阻力環境條件的要求，具體見表1[1].其中，CCS為中國船級社，DNV為挪威船級社， IMO為國際海事組織， GL為德國船級社，ABS為美國船級社.
展開 正常樁的力和位移分布圖
負摩阻力的分布和中性點圖
02
負摩阻力計算流程總結
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基于ADINA的汽車空氣阻力系數計算
導入汽車模型
是為了演示空氣阻力系數的計算方法。首先導入一個汽車模型，如下圖所示，此汽車模型是經過簡化的。
點擊菜單ADINA-M>Import Parasolid Model，導入car_simple.x_t。
建立流場空間
點擊菜單ADINA-M>Define Body，如下圖所示建立一個立方體。
點擊菜單ADINA-M>Boolean Operator，如下圖所示用第二個body減去第一個body，剪完之后剩下的部分就是真正的流場空間。注意，目前只有parasolid體才可以做布爾運算。
進入流體模塊，進行設置
在功能選擇模塊做如下設置，進行流場的穩態計算。
點擊菜單Model>Flow Assumptions，在打開的窗口中做如下設置，表示三維模型、不考慮熱、采用SA湍流模型。
定義材料
點擊菜單Model>Materials>Manage Materials，在打開的窗口中點擊Spalart-Allmaras Model，定義一個SA湍流模型的材料。僅輸入粘度和密度就可以，其它參數均采用默認值。
展開 現采用CFD技術對上述兩套系統100%負荷及50%負荷時，各支管阻力、母管及脫硫除塵系統總阻力計算。
長路徑管路建模分析時，管路幾何建模簡化原則：保留關鍵特征（彎頭、閥門、變徑管），簡化次要結構（法蘭、小支管）。長直管段可用等效粗糙度代替詳細幾何（節約計算資源）。
網格要求：近壁區網格y+≈30~300（壁面函數法）或y+≤1（低Re數模型）。彎頭、閥門處加密網格（邊界層至少3層），直管段可適當粗化。
2、 計算模型及邊界條件
2.1 模型建立
根據圖紙進行三維建模，含3路進口管道及除塵器，模型如下：
圖1（a）煤煙系統三維模型
圖1（b）煤煙系統各監測面位置
圖2（a）空煙系統三維模型
圖2（b）空煙系統各監測面位置
2.2 邊界條件
計算參數如下，進口邊界條件為速度進口，各進口速度見下表。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面，濾袋設定為多孔介質邊界。
展開 針對同一個例子，采用理論數值計算和CFD仿真計算來對比分析了二者計算的結果，并對比分析了不同湍流模型對計算結果的影響和數值理論計算的誤差，從而為以后的CFD計算提供相應的參考模型；在確定誤差較小的湍流模型的基礎上，分別設置不同的參考值來計算阻力系數，期望能夠的阻力系數以及升力系數的監測提供更進一步的支持，能夠和大家多多交流。
在這過程中感謝大家對我的幫助。
同時，該帖子也算是對http://forums.caenet.cn/showtopic-527454.aspx和http://forums.caenet.cn/showtopic-522864.aspx的解答和補充。
由于帖子內容完全由自己的體會所寫，如有錯誤的地方，請閱讀附件內容之后明確指出，
一起學習進步！
理論計算和CFD計算對比及不同參考值設定對阻力系數的影響.pdf
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0度攻角結果
5度攻角結果
系統
到目前為止，在流體方向我們已經開發了：
（1） 翼型造型算法和軟件：《葉片/翼型參數化造型技術》
（2） 網格生成算法：
（3）結冰算法和軟件：
（4）不可壓流動求解器
可以說，上述算法模塊已經形成了一個小型的“生態系統”，如果我們再加上翼面升力和阻力計算，基本就可以實現：幾何造形設計、網格生成、CFD計算、冰形計算
本案例采用RecurDyn的Load USUB自定義載荷接口：編寫外部程序計算流體阻力，根據控制棒實時位置與速度動態更新阻力值，再通過USUB接口加載到模型中。這一方案實現了流體力與結構運動的耦合，能夠準確捕捉截面突變導致的阻力突變，顯著提升了仿真精度。
5. 仿真結果與試驗驗證。 完成建模后，對落棒過程進行仿真并與試驗數據對比。
漢航車輛性能測試之滑行測試模塊5個月前
在測試條件設置區，可輸入車輛基準質量、旋轉質量、大氣壓力、測試環境溫度等關鍵參數，系統自動結合測試數據進行環境校正，消除大氣條件、溫度等環境因素對測試結果的影響；針對阻力系數計算，系統內置二次回歸結合最小二乘法算法，自動基于基準速度點的滑行時間與速度數據，解析和計算數據得到道路阻力系數a、b、c，生成完整的道路阻力模型F=a+bv+cv2。
案例二：反低空無人機抓捕網動力學仿真（柔性固體大變形 + 流體阻力交互）
1) 問題特點：抓捕網（柔性固體）在空中展開時產生大變形，同時與空氣（流體）產生持續的阻力交互，屬于柔性固體與流體的強非線性問題；
2) 理論解析：講解 ALE 算法（任意拉格朗日 - 歐拉）的網格重劃分邏輯，如何適配抓捕網的大變形，以及流體阻力的計算原理（空氣動力學中的 drag 模型）；
3) 實操演示：從抓捕網的參數化建模
系統阻力計算：預測除塵器在額定風量下的總壓力損失（包括進風口、箱體、花板、濾袋、出風口等），為風機選型提供依據。
4.2 模型設置
由于是簡單的阻力計算，因此可以選擇K-W SST湍流模型進行仿真計算。
SimForge? ? MarineFlow 操作演示
“我們使用MarineFlow進行
KCS 帶自由面船模阻力計算與流場分析，過去在本地工作站上，一個工況需要20小時，遷移到SimForge?高性能仿真云平臺后，利用大規模CPU資源，計算時間
縮短至3小時，千萬級網格下的仿真操作十分流暢，團隊專家還能在線協同評審結果，
效率提升6
現采用CFD技術對上述兩套系統100%負荷及50%負荷時，各支管阻力、母管及脫硫除塵系統總阻力計算。
長路徑管路建模分析時，管路幾何建模簡化原則：保留關鍵特征（彎頭、閥門、變徑管），簡化次要結構（法蘭、小支管）。長直管段可用等效粗糙度代替詳細幾何（節約計算資源）。
網格要求：近壁區網格y+≈30~300（壁面函數法）或y+≤1（低Re數模型）。
隨著各種反潛設備的發展，水下航行器的航行安全問題不容忽視，提高航行器的快速性已經成為各國重要的軍事研究課題，因而對其阻力的預報精度也有了更高的要求，suboff潛艇作為一種常見的水下航行器模型，曾在國際上被各大海洋強國進行充分的實驗與數值模擬研究，本文以suboff模型對水下航行器阻力計算展開介紹。
此外，Adams允許用戶創建用戶自己定義的子程序來計算施加到系統的力，當計算空氣阻力時，這種功能在計算時非常有用。”在門鎖的位置將其建模為力單元，該力單元隨著撞針相對于門鎖的位置而變化。鉸鏈摩擦是通過在門上沿運動的相反方向施加3.7 Nm的靜扭矩來模擬。空氣阻力效應通過文獻中的1D方法進行建模。產生的扭矩有用戶定義的子程序計算，并作用于車門鉸鏈。
