性能預報的案例
【CFD數值仿真算例】圓球入水數值仿真
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。
如何提高CFD效率和精度？【技術研討會報名-5月23/24日上海|北京】
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 CFD線下研討會—北京專場介紹
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 鋼鐵廠的無人化時代
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CFD模擬分析 ?
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。
展開 真愛的小船乘風破浪
CFD在船舶行業研究現狀
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。
展開 雙體船的阻力性能預估
該修正曲線然后應用于設計的預估（按單體船預估，L/B，Cp）單個片體的阻力預報，用相似距離來修正最終模型。
改良的單體程序
hy公司完成許多試驗，它們是基于方艉，圓舭船體，成功地應用了阻力預估。這種方法要求較寬的L/B范圍和間距（S/L比），通過十五組試驗包括純單體（參考），雙體船 L/B=7～11，S/L=0.2～0.5，其它的測試結果已被加到Navcad中，已經形成母型資料庫。
系統性程序描述如下：
復查并選擇雙體船模型試驗報告具有相似的L/B，與S/L比 輸入數據，速度、Cr值。如果低速形狀因子可以確定，也應輸入，船體參數，應該是單個片體船的參數，如濕表面積及排水量。 輸入設計要素 計算阻力，選擇適合范圍的預報方法 選擇修改預報，阻力參數Rbare，Rr，Rw應修正。 定義模型名字，并計算。
改良的單體推斷
如果模型和設計要求在形狀、參數很相近，推將會非常接近。 該推斷（評估）生成阻力-排水量曲線及Fn，在適合的尺寸和速度有效縮放。如果能計算真實的濕面積及伴流分數，此時總阻力的預估，就如同剩余阻力（興波）一樣可計。
展開 DNV GL的散貨船優化
這使得散貨船的水動力性能優化代價高昂，而與航速更快且裝機效率更高的集裝箱船相比，其優化結果被認為是微不足道的。散貨船的建造成本通常不會超過鋼鐵價格。如果沒有如此大規模的散貨船船隊正在運營中這個事實，以上因素可能會立即使人打消對高級工程（如優化）的任何想法。這也很好地解釋了Graig Shipping Group和Econovo即將交付100艘具有最先進Ultramax型設計的散貨船進入航運市場的原因。
世界領先的流體動力學技術
Diamond 2船體的水動力性能設計中，采用了DNV GL著名的ECO-Lines方法。Diamond 2接受了減阻和尾部推進性能的整套優化，以達到優化后的扭曲的尾部線型和高效的設計螺旋槳。通常情況下，CAESES在這個過程中被用于自動生成船體幾何模型，在CAESES中，所有必要的數據，例如約束值和大量用于魯棒分析的輸出，例如用于FS-Flow中網格生成的參數化曲面和用于基于OpenFOAM的RANS求解器的STL網格都可以被獲得。這是一種非常強大和高效的設計程序，可以快速找到最優的候選設計。
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。鑒于高興波阻力船舶優化結果往往是兩位數的，那么對于散貨船優化而言，目標結果5%的提升無疑是巨大的成功。
展開 上海大學李重河教授團隊最新進展：應用于新型鈦合金設計Ti-Al-Fe-V四元體系的熱力學評估
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。
『分享』非力學專業的最好的參考書－－－徐秉業的《固體力學》
主要研究方向為彈塑性力學及其工程應用、金屬成形過程的微觀組織與力學性能預報與控制。
目錄
序
前言
第一章 應力分析
第一節 一點處的應力狀態和平衡方程
第二節 微四面體斜面上的應力
第三節 應力張量
第四節 主應力
第五節 等傾面上的正應力和剪應力
第六節 最大剪應力
第七節 應力莫爾圓
第二章 應變分析
第一節 應變和位移
第二節 主應變
第三節 應變張量
第四節 三維應變莫爾圓和應就洛德參數
第五節 應變增量和應變率
第六節 應變協調方程
第三章 各向同性金屬材料的屈服條件
第一節 簡單拉伸和壓縮時的塑性變形
第二節 塑性力學中常用的簡化力學模型
第三節 高靜水壓力實驗
第四節 特雷斯卡和米澤斯屈服條件
第五節 兩種屈服條件的比較和實驗驗證
第六節 各向同性強化和隨動強化屈服條件
第四章 廣義虎克定律和塑性本構關系
第一節 廣義虎克定律
第二節 塑性應力-應變關系
第三節 德魯克關于穩定材料的公設
第四節 塑性本構關系的內在聯系
第五章 蠕變力學基本方程和簡單問題
第一節 蠕變和松馳試驗
第二節 線性黏彈性材料
第三節 黏塑性力學本構關系
第四節 蠕變破壞條件
第六章 彈塑性力學的簡單問題
第一節 梁的彈塑性彎曲
第二節 軸的彈塑性扭轉
第三節 求解扭轉問題的比擬法
第四節 平面軸對稱彈性問題的一般解
第五節 厚壁圓簡的彈塑性分析
第六節 組合厚壁簡與厚壁簡的自緊
第七節 厚壁圓球的彈塑性分析
第七章 彈性力學問題的能量原理
……
第八章 材料和結構的塑性極限分析
第九章 巖土塑性理論簡介
主要參考書目
展開 旋轉機械CFD仿真解決方案合集，涉及發動機、風機、水輪機（內含6個免費干貨視頻）
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
↑點擊圖片觀看全部內容
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。本次直播將從高質量邊界層網格、周期域、局部加密，尤其是尾跡捕捉等方面介紹、展示Pointwise在風機上的網格生成特色功能，Fidelity的快速風場求解方案、優化技術以及海上風電專用技術。
2023年11月22日 Cadence Fidelity 水泵水輪機CFD模擬解決方案和應用
↑點擊圖片觀看全部內容
水泵和水輪機的CFD模擬會面臨很多問題，如幾何復雜性帶來的網格質量問題，動靜區域的處理，非定常渦流的高精度捕捉，非牛頓流體的處理，多相流問題以及氣蝕等。本期直播以Cadence Fidelity為工具，圍繞“全自動化結構網格劃分”，“計算魯棒性”，“氣蝕”以及“性能優化”等為主題展開討論水泵水輪機CFD模擬解決方案和應用。
2024年8月13日（下周二）19:30
直播主題： 基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計
講師介紹： 吳昌 Cadence CFD 應用工程師
碩士攻讀流體機械專業，博士攻讀動力機械及工程專業。一直致力于CFD的應用與二次開發等工作，具有豐富的工程項目經驗。多次主導及參與葉輪機械氣動，傳熱與噪聲優化項目。
直播內容：
透平機械在當今的能源轉型和脫碳戰略中發揮著關鍵作用。
展開 
基于AQWA的救撈作業場錨泊分析
圖6 橫搖角隨錨泊半徑的變化
圖7 橫搖角隨錨泊半徑的變化
參考文獻
[1] 陳正豪，竇培林，張興剛.系泊參數對油氣資源開發保障平臺系泊性能的影響[J].中國海洋平臺，2020,35(3):75-79.
[2] 袁鑫悅，吳潔，姚瀟.FPSO多點系泊技術的發展趨勢[J].船舶工程，2021,41(1):125-130.
[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.
[6] 高巍.ANSYS AQWA軟件入門與提高[M].北京：中國水利水電出版社，2017.
文章來源：中國新技術新產品. 2023(08)
展開 CFD在體育行業的應用現狀及未來方向
2
CFD在體育行業的應用方向（客戶目前已經有研究成果的列表）
1帆船風帆空氣動力性能
起航調帆策略研究
不同翼型對于風帆空氣動力性能影響規律
繞標換弦風帆運動規律
風帆攻角、扣角預計與人相對位置的參數影響規律
470級帆船雙帆干擾
帆船、帆翼空氣動力性能的數值模擬
運用FLUENT軟件可以對帆船的風帆受力及空氣外流場進行數值模擬分析，通過研究風帆的空氣動力性能規律，得到風帆與船體的最佳配合方案，為調帆轉弦、繞標技戰術分析、和不同海況下調帆策略研究提供科學依據，為國家帆船隊的技術改進提供理論指導。
2賽艇皮劃艇水動力性能
皮劃艇水動力性能
槳葉推進性能
柔性槳葉水動性能
賽艇與槳葉干擾
賽艇皮劃艇興波阻力預報
多人配艇方案研究
通過FLUENT軟件對賽艇、船艇和槳葉進行數值模擬，可以得到各種參數如槳葉的浸水深度、拉槳幅度、傾角、頻率等因素對拉槳性能的影響，研究槳、艇干擾得到最佳的槳、艇配合間距，為運動員劃槳技戰術的研究提供參考依據。
3皮劃艇激流航道分析
不同段航道的流場分析
通過FLUENT軟件對激流航道的不同航段分別進行數值模擬，得到丁壩前后的水流規律，為皮劃艇運動員在不同航段行駛提供針對性的技戰術指導，為運動員比賽成績提高提供科學依據。
展開 基于STAR-CCM+的導管槳CFD分析，轉起來！
1
螺旋槳數值模擬常用的三種方法：
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。
今天小二就采用第二種方法，即剛體運動法/滑移網格法對一種特殊的槳——導管槳進行敞水性能的數值模擬。
2
導管槳由螺旋槳和具有流線形剖面的導管組合而成，導管的存在能夠顯著改善工作在船后的螺旋槳的伴流場，并產生一定的額外推力，對提高重載荷船舶的螺旋槳效率效果尤為明顯。
因此，近年來，導管槳在現代水面艦船和水下運載器上的應用越來越廣泛了。
本次小二對某遙控式水下機器人（Remotely Operated Vehicle, ROV）的導管槳進行敞水性能分析，其模型如下。
可以看出，該導管槳由安裝支架、驅動電機、柵格、導管和槳葉、槳轂等組成，各零件之間尺寸差異較大，后期在進行網格劃分時要注意區別控制。
展開 國外艦船數字化設計建造技術發展動向與“數字化造船”初探
（6）注重“數值預報”技術的研究與應用
利用數字化技術來實現船舶性能的預測和優化，又稱做“數值預報”技術，是造船數字化全壽期各環節中最難實現的一環。“數值預報”的準確與否，直接影響到后期艦船試航的次數和難度，從而實現研制時間和經費的大幅削減。目前，各海軍強國都在大力研究艦船性能的“數值預報”技術。特別是美國于1996年成立了直接由國防部主抓的項目小組，專門對船舶水動力學性能“數值預報”技術進行攻關，以支持采用全新船型的新一代DD(X)驅逐艦的設計。
2 對“數字化造船”的認識
（1）“數字化造船”思想遠未到成熟的地步
“數字化造船”是近幾年熱炒的概念，韓國的三星船廠是最早提出該概念的船廠之一。通過專項課題（714所承接的《國外艦船數字化設計建造技術發展研究》情報課題）的研究，發現國外對“數字化造船”的研究還僅僅停留在概念的層次上，其核心思想還遠沒達到成熟的地步，乃至形成固定的模式。出現這種情況的原因有二：
一是國外船廠實施數字化造船的方法各異。造船過程的高度復雜性決定了國外各大船廠在數字化設計建造技術的發展上極不均衡，并有其濃厚的個性化色彩。每個船廠的造船全壽期各環節的活動都不盡相同，甚至差異很大。導致這種差異的原因很多，例如，主攻船型的不同、船舶產品區域的劃分方法、自身資源配置限制、地理位置、人員的能力等等。特別是不同國家船廠組織實施造船生產活動所依據的造船理論派系眾多，例如日本是精益制造、成組技術、準時生產理論的發源地，其船廠應用這些理論多一些；美國是并行工程、企業資源計劃、敏捷制造等理論的發源地，其船廠對這些理論認識得則更深刻一些；瓶徑管理或約束理論源自歐洲，其船廠應用該理論則更成熟一些。
展開 