SHIPFLOW的案例
Shipflow 7.0 版本重磅發布
Shipflow 7.0版本正式發布，新的版本較之前版本做了較大改進，新增了很多實用的功能。Shipflow 7.0中的Shipflow 7和Motions 7兩大模塊同時更新。下載地址：
https://www.flowtech.se/
。具體介紹如下：
Shipflow7模塊
Shipflow 7模塊在以往的基礎上進一步改進了仿真的精度和軟件易用性，具體更新有：
1. 全新針對RANS方法的網格生成設置，改善了較大方形系數船體的仿真精度；
2. 支持分別設置船體不同位置的表面粗糙度，并改善了默認的船體表面的粗度模型和AHR/ks設置，從而可以更準確地計算出船舶全尺度收到功率Pd；
下圖為Shipflow 7得出的模型粗糙度和水池試驗的結果的對比。
3. 支持全尺寸功率預測，有效的直接全尺寸模擬；Shipflow 7計算得到的收到功率和海試的結果比較，誤差不超過1%。
4.
展開 船舶快速性、水動力學分析Shipflow介紹
Shipflow是一款性能優越的船舶流體力學分析專用軟件（數字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數。
產品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學在80年代聯合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學數值模擬的專用軟件。經過20多年的發展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數。通過結合具體船型進行船舶流場特性預報，比較不同線型方案的性能優劣，提高船舶設計質量，縮短設計周期降低設計成本，發揮設計人員的創造性，加速產品更新換代。
展開 船舶快速性、水動力學分析Shipflow?
Shipflow是一款性能優越的船舶流體力學分析專用軟件（數字化船模水池），適于民船和軍船的各種水動力特性研究，能夠分析波浪模式、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數。
產品概述
Shipflow最初由瑞典的SSPA 公司和 Chalmers 科技大學在80年代聯合研制并推出，是針對船體和潛水器流體動力學數值模擬的專用軟件。經過20多年的發展，在全世界擁有眾多的客戶群，為船舶流體力學研究提供了可靠、便利的工具。 Shipflow 相當于數字化的船模水池，適于進行民船和軍船的各種水動力特性研究。 Shipflow 模擬可以給出波浪模式、壓力分布、速度矢量、空間流線和波浪增阻、航行下沉和縱傾、粘性阻力、興波阻力、誘導阻力、升力以及螺旋漿效率等船體特性參數。通過結合具體船型進行船舶流場特性預報，比較不同線型方案的性能優劣，提高船舶設計質量，縮短設計周期降低設計成本，發揮設計人員的創造性，加速產品更新換代。
展開 CAESES4.2.1版本無法運行shipflow wizard功能的修復辦法
自動進入文件夾
3.以寫字板方式打開文件shipflow.1711.cfg把.setCmdStrings(["execScript(\"/data/wizard.fsc\")","", "", ""])
改為.setCmdStrings(["execScript(\"C:/FLOWTECH/SHIPFLOW6.3.00-x86_64/data/wizard.fsc\")","", "", ""]).
其中C:/FLOWTECH/SHIPFLOW6.3.00-x86_64為shipflow安裝地址
4.打開CAESES,運行shipflowwizard即可
展開 
CAESES+SHIPFLOW船型優化
天洑星人物：陳子澄
擅長領域：船舶、螺旋槳設計、流體機械、結構設計
擅長軟件：CAESES 、STAR-CCM+、UG、Solidworks
CAESES+SHIPFLOW船型優化
作者：陳子澄
隨著世界航運業對船舶節能減排的呼聲日益高漲,節能船型的研發越來越受到重視?；贑FD的船型優化方法是船舶設計人員目前最依賴的手段之一。 南京天洑軟件有限公司的兩款產品CAESES，SHIPFLOW可以很好地滿足這一設計需求，并且已經在世界范圍內得以廣泛應用。
JBC(Japan Bulk Carrier) 是一款大家熟知的好望角型散貨船，它是由日本NMRI，橫濱國立大學以及SRC 聯合開發的。以這艘船為例，我們將展示CAESES+SHIPFLOW進行耦合優化，目標是減小它的船體阻力并提高推進效率。
展開 SHIPFLOW 7.0
We are happy to announce that the new major release of SHIPFLOW, version 7.0, is now available for download. We have added many new features and improvements that we think you will find very useful.
MOTIONS 7, the seakeeping module has been reworked significantly to increase accuracy, speed, flexibility and robustness.
展開 【shipflow】shipflow介紹、功能概述、案例
SHIPFLOW是一款性能優越的船舶流體力學分析專用軟件.其最初由瑞典的
SSPA公司和Chalmers科技大學在80年代聯合研制并推出,是針對船體和潛
水器流體動力學數值模擬的專用軟件。
文章來源：北京樹優信息技術有限公司
SHIPFLOW軟件MOTIONS模塊簡介
MOTIONS模塊是SHIPFLOW軟件自6.0版本添加的船舶運動分析專用模塊，可用于計算船舶在規則波和不規則波中的運動和附加阻力，也包括在靜水中的阻力、升沉和縱搖。
高效的求解方法
耐波性數據求解可以通過多種不同程度的近似方法獲取，不同求解方法在復雜性、計算時間及計算精度上都有所差異。按照求解的復雜度遞增的順序可以將這些求解方法依次排序：傳統切片法—>局部非線性切片法—>線性邊界元（3D）法—>非穩態RANS方法—>大渦模擬（LES）—>直接數值模擬（DNS）。從非穩態RANS方法開始采用的是粘流計算，由于時間成本高，往往并不能適用于在工程實踐；而前面的幾種勢流求解方法雖然計算速度快，但精度較低。
MOTIONS模塊中采用勢流、時域、完全非線性的邊界元方法，旨在填補傳統勢流方法與非穩態、粘流方法之間的空白。與傳統的勢流方法相比，該方法具有更高的精度，同時也比現有的RANS方法具有更快的計算速度。
計算單個工況點，采用MOTIONS模塊大概需要6~8小時（16核工作站），而采用RANS方法 (STAR-CCM+, Fine/MARINE, OpenFoam)在相同條件下則需要200~400小時。
完善的功能
MOTIONS的計算域由一個自由液面及截斷它的浮體組成，并具有如下特征：
1）假定計算域是一個更大的計算域的一部分；
2）外部計算域是靜水狀態或是未受干擾的波浪流場狀態。
外部計算域的流場用如下方法描述：
1）艾里波 (線性)
2）五階斯托克斯波
3）不規則波 (依據線性波疊加)
在MOTIONS模塊中通過設定波長和波高來定義規則波，通過有義波高和跨零周期定義不規則波或者直接定義海況等級。
展開 SHIPFLOW軟件MOTIONS模塊簡介
MOTIONS模塊是SHIPFLOW軟件自6.0版本添加的船舶運動分析專用模塊，可用于計算船舶在規則波和不規則波中的運動和附加阻力，也包括在靜水中的阻力、升沉和縱搖。
高效的求解方法
耐波性數據求解可以通過多種不同程度的近似方法獲取，不同求解方法在復雜性、計算時間及計算精度上都有所差異。按照求解的復雜度遞增的順序可以將這些求解方法依次排序：傳統切片法—>局部非線性切片法—>線性邊界元（3D）法—>非穩態RANS方法—>大渦模擬（LES）—>直接數值模擬（DNS）。從非穩態RANS方法開始采用的是粘流計算，由于時間成本高，往往并不能適用于在工程實踐；而前面的幾種勢流求解方法雖然計算速度快，但精度較低。
MOTIONS模塊中采用勢流、時域、完全非線性的邊界元方法，旨在填補傳統勢流方法與非穩態、粘流方法之間的空白。與傳統的勢流方法相比，該方法具有更高的精度，同時也比現有的RANS方法具有更快的計算速度。
計算單個工況點，采用MOTIONS模塊大概需要6~8小時（16核工作站），而采用RANS方法 (STAR-CCM+, Fine/MARINE, OpenFoam)在相同條件下則需要200~400小時。
展開 CAESES中基于主成分分析的參數降維功能應用
四、基于降維采樣
靜水阻力用shipflow計算，連接完成后，提取出優化目標Rt。點擊Optimize>Sobol，進行采樣。
設置采樣數200，應用dimensionalityReduction1，設置優化目標Rt，點擊綠色按鈕開始。
基于降維后的6個主參數sobol采樣點的分布與基于17個設計變量采樣點分布有明顯區別。下圖為基于17個變量的樣本點分布情況，可以看出200個樣本點在設計空間均勻分布。
Sobol樣本點分布（降維前）
降維后，200個樣本點分布更集中，可以理解為采樣更集中在變形的高效區。
Sobol樣本點分布（降維后）
采樣結果如下圖所示，降維前最優Rt=83.2188N，較母型船優化2.5%，降維后最優Rt=81.3979N，優化4.7%。
降維前（左）與降維后（右）Rt采樣結果對比
五、基于降維優化
基于采樣的最優結果進行50次基于TSearch算法的優化，優化歷程如下圖：
降維前（左）與降維后（右）Rt優化歷程對比
由圖可知，基于降維后的6個主參數的優化收斂效果明顯更好。最終的優化結果為：降維前Rt=82.2869N，優化3.6%，降維后Rt=80.708N，優化5.5%。
六、結論
利用參數化降維方法允許用戶在設計階段選擇更多的設計變量，并在優化階段通過降維減少設計變量的個數，有效降低優化成本，減少優化項目的時間，并取得更好的優化效果。具體比較見下表：
注：采用CFD軟件為SHIPFLOW 7. 1 。單個算例仿真時長為40分鐘。
展開 【論文分享】小樣本規模船型優化策略的選擇研究
計算域及網格劃分
為了驗證SHIPFLOW軟件用于后續優化研究的可行性和可靠性，將原始模型設計工況下的阻力計算結果與試驗值進行對比，如表1所示。對比結果表明計算精度良好，可以用于相同工況下阻力性能優化的研究。
表1 設計工況計算結果
阻力數值模擬
1. 優化問題
以構建的KCS船參數化模型的8個變形參數為設計變量，當設計變量改變時，CAESES軟件會自動重構船體幾何，生成新的船型方案，通過內部接口將模型自動提交給SHIPFLOW軟件計算設計工況下的總阻力系數，在滿足排水體積和浮心縱向位置的變化范圍分別在±0.5% 和±1.0% 以內的約束條件下，對總阻力系數進行最小值優化，得到阻力性能最優的設計變量組合，即最優型線優化設計方案。8個設計變量的取值范圍如表2所示。
表2 設計變量的取值范圍
2. 優化問題
本文選擇CAESES軟件內置的部分試驗設計（DOE）算法和優化算法，并與自研的Silverbullet算法進行優化對比研究。試驗設計算法選擇的是DOE算法庫中的Sobol算法。Sobol算法是一種隨機正交算法，可以保證設計空間采樣的均勻性。優化算法選擇的是Tsearch和NSGA-Ⅱ算法。
展開 
為NAPA船體幾何快速創建CFD流體計算域
熟悉NAPA的人都知道，NAPA輸出的船體文件是由大量的碎面拼接而成, 碎面之間存在縫隙，并有穿刺重疊，對CFD計算很不友好， 因為常見的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對船體表面質量有一定要求。
問題來了：我們如何才能創建一個完全封閉（Watertight）的船體表面以及相應的流體域？
典型的NAPA輸出的船體幾何
挑戰
當我們仔細觀察這些碎面的表面網格，你會發現相鄰碎面的邊界并不重合，因此會留有空隙。 常見的CFD網格生成器，很難將這些縫隙自動修復。即便是CAESES自帶的Trimesh功能（快速縫合并將表面三角網格化）， 也很難處理這種情況，紅色高亮顯示縫隙太大，無法縫合。
如果我們將縫合的閥值調大，試圖將紅色的大縫隙給閉合，結果也是徒勞的，因為此時其它小的碎面邊界也會被強制粘合（邊界距離小于閥值）。下圖顯示了另外一種情況就是碎面邊界相互穿刺，顯然這些都不是我們想要的。
在傳統的CAD軟件中，手動修復這些幾何錯誤是相當枯燥的工作，如何通過點幾下鼠標就能解決這些問題，是我們要在CAESES中努力實現的。
自動化解決方案
近期，我們在CAESES中開發出了這樣一個全自動化的解決方案，當然船體幾何如果是重度破損的話，可能會不奏效。然而從我們接觸到的絕大多數案例來看，這個解決方案還是有效的，非常干凈利落。
目標是NAPA IGS文件以及其它一些CAD軟件（Rhino等）輸出的幾何，我們研發出了針對船體曲面特征的縫合修復技術-BRep，Brep技術可以生成一個完全封閉的船體幾何，通過它再創建流體計算域就沒有任何問題了。
展開 采用Nelder-Mead Simplex算法約束排水體積的船型優化
將Nelder-Mead Simplex算法,內置于Sobol的Design Pre功能欄中，并以SHIPFLOW軟件計算得到的總阻力系數Ct最小為優化目標，Volume_delta≤10為約束條件，對KCS船型展開優化。
結果列表
如下圖，各設計方案中排水體積的變化均得到了很好的約束。
Nelder-Mead Simplex算法與Brent算法對比:
1.兩種算法均可以與sobol“搭檔”在滿足排水體積不變的前提下進行船型優化
2.Brent算法只可以設置一個“自適應”變量。如果船體變形比較明顯的話，Brent中的變量有時會需要產生較明顯的數值變化，從而滿足排水體積不變。這樣可能會導致船體局部幾何的不合理。
3.Nelder-Mead Simplex算法可以設置多個“自適應”變量，可以很好解決上述問題。
展開 【AIPOD案例操作教程】KCS船型優化
操作流程
KCS船采用CAESES軟件提供參數化模型，采用SHIPFLOW軟件計算船舶阻力。其數值仿真模擬計算流程如圖2所示，綠色表示變量、藍色表示文件、橙色表示調用的軟件，文件上方的路徑表示文件相對于項目文件夾的相對路徑。
圖2 KCS船數值模擬計算流程
1）新建項目
啟動軟件后自動新建流程并進入該項目默認計算流程頁面，如圖3所示。
圖3 計算流程頁面
2）CAESES節點配置
CAESES為可執行程序，因此，需要從工具欄中拖拽一個CAESES節點加入畫布，如圖 4所示。
圖4 添加CAESES調用節點
① 節點信息配置
圖5 CAESES節點信息配置
單擊新加入畫布的CAESES調用節點后，可在彈出窗口中對CAESES節點的信息進行如圖5所示的配置，命令即調用CAESES的批處理命令。針對該項目而言為"C:\Program Files (x86)\FRIENDSHIP-SYSTEMS\CAESES\bin\win6-4\CAESES.exe" osv2.fsc。前半部分為CAESES的安裝路徑，后半部分為fsc腳本文件的名稱。用戶可以通過手動錄入的方式填寫命令，也可以在上傳osv2.fsc后通過命令參數右下角的
按鈕瀏覽CAESES.exe路徑后單擊【確定】后自動生成批處理命令并插入。
② 節點文件配置
如圖2所示，由于CAESES軟件和SHIPFLOW軟件共用一個操作界面，基于CAESES的項目文件可以一次性完成模型的參數化變形和阻力計算。
展開 軟件賦能智造——第五屆“設計+運維”國產工業軟件研討會圓滿召開
大會報告下載鏈接：
主會場：
國產工業軟件如何賦能制造業走向智能 - 趙敏
產業元宇宙推動實體經濟創新發展 - 田日輝
新能源智能汽車的數字化之路 - 王澤興
針對動邊界不可壓流體的數學理論及時空一致四階精度有限體積方法 - 張慶海
設計分會場：
AICFD在風電葉片中的應用探討 - 龔婷婷
基于AICFD廠房環境仿真 - 潘永超
基于AIPOD的新能源汽車主驅電機電磁性能優化 - 孟慶賀
基于人工智能結合高精度CFD數值模擬智能化鍋爐燃燒技術開發和產品應用 - 沈濤
進氣道性能優化分析 - 劉志輝
數字環境風洞開發與應用 - 王丹
基于代理面模型的船舶阻力快速優化技術研究 - 杜云龍
運維分會場：
鋰離子電池三維溫度場在線重構研究 - 李偉
以“三機一控 數智驅動”為核心的數字化轉型探索與實踐 - 李鵬竹
燃煤鍋爐智慧環保島綜合治理技術 - 王永林
數智賦能，與“AI”同行——天洑工業AI平臺助力企業“智改數轉” - 周猛
船舶行業研討會：
基于機器學習技術的船舶性能評估與優化 - 姜棟
SHIPFLOW新版本與MOTIONS 7介紹 - Michal Orych
SHIPFLOW耐波性計算方法介紹與案例 - 陳駿喆
CAESES 5.0 船體新建模和變形方法 - 張永興
展開 