性能預報
關注創建者：HMS Dragon/D35 創建時間：2023-02-16
性能預報的視頻教程
Fidelity風機高質量網格仿真一體化解決方案——Cadence CFD 極速前處理
直播內容： 風機的氣動性能仿真是一個復雜問題，涉及到不同時間和空間尺度，要想得到高保真度的風機性能預報，必須有高質量的網格提供保障。如何采用更專業的CFD工具，進行快速、高質量的風機網格制作，以及快速、高精度地預測其氣動特性，答案就在本期的Fidelity Pointwise風機高質量網格制作和仿真一體化解決方案。
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Fine Marine 船舶海洋工程水動力解決方案 ——更專業的船舶CFD工具
如何采用更專業的船舶CFD工具，進行快速、高質量的船舶海洋工程網格制作，以及高精度的船舶水動力預報，答案就在本期的Fine Marine船舶水動力解決方案。本次直播將從專業網格制作到船舶的快速性、耐波性、操縱性、推進器性能以及風場預報，整體介紹Fine Marine 船舶水動力解決方案。
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性能預報的實例教程
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。
汽車/高速列車
Fidelity針對前處理和仿真求解方面的核心技術和差異性優勢
Fidelity的驗證算例、客戶應用以及專門針對汽車應用的研發計劃
Pointwise在高速列車外流場分析中，展示不同網格劃分方案對計算精度的影響
船舶
從專門的船舶海洋工程水動力網格制作技術到船舶的阻力、耐波性、操縱性、推進器
風場的快速高精度數值預報功能方案
如何助力更高效的船舶性能預報與優化
介紹了Fine Marine軟件的近期新功能及C-wizard耐波性仿真的典型應用案例
CFD模擬在船舶EEXI方面的應用
葉輪機械
從1D設計（葉輪機械）到 3D RANS，再到 DES、LES 的完整湍流解決方案
從1D到3D的設計到性能預報和性能優化等創新型工作流程
運用Cadence CFD軟件平臺完成了大功率離心壓縮機內部流場的數值仿真
汽輪機設計的技術問題、現狀以及對未來技術發展的展望
如何采用技術，高效地完成磁懸浮離心葉輪的設計與開發
展開 03
更專業的船舶水動力解決方案及FineMarine新功能應用
主講：全面介紹了Cadence CFD更專業的船舶海洋工程水動力解決方案，從專門的船舶海洋工程水動力網格制作技術到船舶的阻力、耐波性、操縱性、推進器以及風場的快速高精度數值預報功能方案。
同時，也整體介紹了Cadence 重磅推出的船舶水動力全自動化、功能全覆蓋的C-wizard應用模塊，以及如何助力更高效的船舶性能預報與優化。
04
Pointwise在高速列車前處理網格上的應用
主講：展示了Pointwise在高速列車外流場分析中的強大的網格處理能力。包括整車網格生成過程；基于列車流場物理特征，在局部合理布置網格節點，快速生成面網格和體網格；自適應網格功能。還展示了不同網格劃分方案對計算精度的影響。
05
更快、更準確的渦輪機械仿真
主講：介紹了 Cadence Fidelity用于葉輪機械設計和仿真（壓氣機、泵、渦輪等）的創新性工作流程。 它包括從1D到3D的設計到性能預報和性能優化。完成模型設計后，可以直接對其進行網格劃分、CFD 求解仿真以及結果分析，也包括結構、熱和高保真的氣動聲學分析等。
06
大功率二氧化碳離心壓縮機氣動設計
主講：使用Cadence CFD軟件平臺完成了大功率離心壓縮機內部流場的數值仿真，并基于Cadence Design3D和NREC軟件，實現了設計方案的自動優化。
07
半開式大流量系數模型級開發
主講：以現有的參數較為接近的高效模型級作為研究基礎，開展了大流量系數模型級的開發。
展開 接下來請欣賞（一大波動圖）：
無人化板坯庫
自動識別板坯信息
板坯可自動吊裝至指定位置
全流程質量監控
實時調控爐內燃燒狀態，節省能耗
翹扣頭檢測，保持中間坯的質量
實時動態智能調整軋制過程
根據過程參數，實現成品性能預報
機器人應用
機器人自動噴涂編號
智能點檢
遠程終端隨時查看、診斷設備狀態
船舶阻力預報CFD研究現狀
在船舶行業，CFD能準確捕捉復雜流動形態及結構；流動區域平均物理量（速度及壓力）的預報已達到較高精度；固壁邊界的水動力系數（摩擦阻力和粘壓阻力系數）的預報已達到一定精度，可用于初步設計、優化設計等工程應用問題；自由表面流動的計算進步較快，波形的預報已經達到相當的精度。
通過CFD計算分析，可以對多個不同的設計方案給出正確的排序。比之單由水池試驗，CFD分析的長處是它允許對更寬范圍的備選船型方案進行測試。比較理想的做法是，它適合用來選擇有希望的備選設計方案作進一步的水池試驗。CFD也指明對設計方案進行改進的部位和方法，比如，顯示出船身上的壓力分布的細節。
船舶阻力計算CFD的解決方案
船舶阻力計算CFD應用需求
船舶的水動力性能（快速性、適航性、操縱性）是由繞船的流場特性而決定，從理論上講通過求解描述流場特性的流體動力學方程就能對相應的水動力性能做出預報。然而，由于自由面的存在、船體幾何形狀復雜（特別是船尾）、附體較多，導致自由面水波、流體分離、旋渦等現象的出現，使得流場中的流動結構很復雜，即使有了描述流動過程的微分方程式也不可能得到解析解，因此，長期以來船模試驗便成了研究船舶周圍流場特性的一個必不可少的手段。然而，船模試驗不僅周期長、費用高、很難得到詳細的局部流場信息，同時因為尺度效應，船模實際上并不能真實地再現實船的流動情況，存在很大的局限性。新的水動力性能預報手段的引入已十分必要。
船舶阻力的CFD計算盡管存在自由表面、高雷諾數等多種難題，但近30年來通過人們不懈的努力，從勢流理論線性計算到非線性計算，從理想流體到粘性流體，從薄邊界層到全NS方程的求解，直至考慮自由面的NS方程的求解，CFD方法在計算能力和實用方面都發生了深刻的變化。過去只是在大學和研究機構才有的計算方法，如今已有很多商業化的CFD軟件可以應用。
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性能預報的最新內容
2023年10月25日 Fidelity風機高質量網格仿真一體化解決方案——Cadence CFD 極速前處理
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風機的氣動性能仿真是一個復雜問題，涉及到不同時間和空間尺度，要想得到高保真度的風機性能預報，必須有高質量的網格提供保障。
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。
[3] 谷美邦，蘭波，繆泉明，等.全回轉起重船風浪流中系泊運動性能預報[J].中國造船，2013,54(3):21-28.
[4] 盛振邦.艦船原理[M].上海：上海交通大學出版社，2017.
[5] 沈雨生，周益人.不同波浪和裝載條件下系泊船舶橫搖運動試驗研究[J].水動力學研究與進展，2018,33(3):364-369.
Moving Reference Frames (MRF)
Rigid Body Motion (RBM)
Overset Mesh (OM)
若對這三種方法的特點、適用范圍和優缺點進行過對比可知：
所有的旋轉機械——螺旋槳、渦輪機械、水泵、攪拌機、海上風機等等，均可以采用這三種方法進行性能評估和預報
它包括從1D到3D的設計到性能預報和性能優化。完成模型設計后，可以直接對其進行網格劃分、CFD 求解仿真以及結果分析，也包括結構、熱和高保真的氣動聲學分析等。
它包括從1D到3D的設計到性能預報和性能優化。完成模型設計后，可以直接對其進行網格劃分、CFD 求解仿真以及結果分析，也包括結構、熱和高保真的氣動聲學分析等。
累計得到三十多項國內外研究基金的資助，開展新材料設計、生產工藝的優化和新型化合物的合成及其性能預報等研究工作。近年來，應用理論計算和經驗設計相結合的材料設計方法，進行鈦合金、鈦合金用耐火材料、金屬間化合物、復氧化物和熔鹽體系的中間化合物等方面的研究。在材料領域權威刊物上累計發表論文100余篇，授權專利40余項。
該成果是在模型驅動、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，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。
該成果是在模型驅動、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，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。
Baseline design of the bulker carrie
Final optimized design
具有前景的性能預報
該散貨船的優化目標是基于典型的海上航行時間權重條件下五種吃水/航速組合的功率消耗。
