Fine Marine的案例
使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 對 SA Agulhas II 進行
結論
Cadence Fidelity FINE/Marine 工具可以成為不同船舶設計的學術和商業研究的救星。C-Wizard 工具可以簡化從幾何體清理到后處理的整個工作流程，確保有限的人為干預和更快的結果時間。在高振幅強波的情況下，網格變形算法經常受到挑戰。為此，FINE/Marine 已經在許多配置上進行了測試，并且已經實施了必要的模塊來解決可能存在的缺點。
使用 Fidelity FINE Marine 預測船體阻力曲線
2023 年 3 月 28 日? 4 分鐘閱讀
在此用戶案例中，Marintek 使用 Fidelity Fine/Marine 和 Hexpress 對規劃船體的阻力曲線進行預測，并根據模型測試案例對其進行驗證。
參與團隊
最終用戶： Elo?se Croonenborghs，挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 的研究科學家
團隊專家：挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 研究科學家 Sverre Anders Alterskj?r
最終客戶專家： Canan T?RYAK?，STM，土耳其安卡拉
軟件提供商： NUMECA International SA
公司簡介
挪威海洋技術研究所( MARINTEK ) 為全球市場進行海洋技術研發，主要是在海洋、石油和天然氣領域以及海洋能源領域。MARINTEK 的主要辦公室和實驗室位于挪威特隆赫姆。他們的商業服務和研究活動戰略一直是物理和數值建模方法的合理結合。船舶和螺旋槳性能的預測、設計優化過程、尾流分析以及推進器-船體相互作用的研究只是 CFD 應用于船舶流體動力學的幾個例子。
STM于 1991 年根據國防工業執行委員會的法令成立，為土耳其武裝部隊 (TAF) 和國防工業副部長 (SSM) 提供系統工程、技術支持、項目管理、技術轉讓和后勤支持服務。此外，為國防系統開發軟件技術，并建立/運營用于軟件開發、維護或支持的國家軟件中心。
用戶案例
通過 CFD 模擬和模型試驗評估了一艘新巡邏船在平靜水面條件下的總船舶阻力。船體形式由STM開發，其尺寸如下表：
CFD 模擬
船體的總阻力是使用不同速度下的 CFD 模擬計算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進行的。
展開 VPLP 設計：利用先進的 CFD 仿真技術革新水翼設計
這個目標傳統上需要每個速度運行六到八次模擬，直到Fine Marine為 VPLP 提供了一種新的創新方法，將這個工作流程減少到一個單一的模擬，同時考慮更多的物理。
方法
能夠在一次計算中找到水翼的最佳位置意味著目標升力應該成為模擬的輸入。CFD 代碼應自動找到動態平衡位置并同時達到所需的升力。為了實現這一目標，Fine Marine 中開發了一項新功能，現在可作為專用于水翼的準靜態方法使用：流量求解器根據目標升力以給定頻率調整水翼傾角和偏航角。求解器的后續預測逐步且快速地確定動態平衡：通常在大約 1-2 秒的物理時間內達到穩定。
這種方法需要：
Fine Marine 的重疊技術使水翼運動的自由度成為可能
高質量的體積網格，具有準確性和穩健性
一種基于 Fidelity Automesh 的新型網格生成方法
提議的方法是從遵循水翼形狀的初始彎曲塊啟動 NUMECA 的全六邊形非結構化網格生成器Fidelity Automesh（以前稱為 Hexpress）（見圖 2）。這確保了水翼表面和域邊界處的高質量網格。
圖 1：水翼艇尾流的 3D 表示
圖 2：箔片周圍的彎曲區域
然后使用 Fidelity Automesh 執行網格細化和粘性層。圖 3 和圖 4 說明了表面上細胞的良好對齊。
圖 3 和圖 4：肩部（右）和箔前緣（左）上的表面網格
因此，這個水翼網格被放置在笛卡爾背景網格內，允許穿越虛擬海洋。這兩個網格由于 Fine Marine 的重疊功能而連接，在水翼域的邊界處相互通信流量數據。
此外，為了確保理想的插值，自適應網格細化技術僅在絕對必要的地方動態細化單元：在模擬期間的自由表面位置和重疊的網格邊界處。
展開 使用 Numeca 進行水翼設計在海洋工業中掀起波瀾
在過去兩年半的時間里，Numeca 美國客戶 Morrelli & Melvin 一直忙于將 FINE/Marine用于海洋行業的各種 CFD 設計優化項目。
“我們一直在使用 FINE/Marine 設計多體船和水翼帆船和動力艇，”Morrelli & Melvin 的設計工程師 Andrew Bloxom 說。 “我們通常在使用具有挑戰性的設計探索邊界時實施 RANS，因為我們缺乏關鍵的經驗設計信息并且需要了解所涉及的力和流動結構。”
“其中一個領域是通風的船體，其中關于具有細長船體和尾流干擾的多體船變體的數據很少。我們在 FINE/Marine 中對 Invincible 40 雙體船進行了設計優化，直接從 CFD 優化的幾何形狀到生產船體模具。客戶對這種新船體的開箱即用性能印象深刻。”
Invincible 40 船首的空氣動力學流線
據 www.invincibleboats.com稱，該公司專注于 Invincible 40 雙體漁船的一個目標：適航能力。 “我們創造了一艘船，它可以從任何方向撕裂大海，同時仍然能夠高速機動轉彎，而無需大幅降低速度……”
70 節時無敵 40 船體壓力
探索 Invincible 40 電機下部單元在 55 節時的阻力作為垂直放置的函數
除了 Invincible 40 之外，Morrelli & Melvin 還參與了多個消費類水翼帆船平臺的設計。其中兩個，TF10 和 SuperFoiler，最近分別獲得了 Yachts & Yachting 雜志頒發的 2018 年“年度最佳運動艇”和“年度最佳小艇”獎。
展開 
利用 CFD 預測、建模和緩解海嘯，打造更安全的明天
使用 Fidelity Fine Marine 進行海嘯建模
CFD 模擬因其多功能性、準確性和周轉時間而廣泛用于地球物理學和海浪研究。由于氣候變化已成為時下話題，CFD 在滑坡和海嘯建模中找到了自己的一席之地。Cadence Fidelity Fine Marine可以生成海嘯波高的水動力流模擬及其對沿海建筑群的相應影響。這些模擬基于雷諾平均 Navier-Stokes 方程，使用具有波浪破碎的完整海嘯規模的湍流模型。了解影響可以制定各種策略來減少傷亡：
海岸結構設計
未來的海嘯緩解
沿海建筑施工標準參數的建立
預定義的疏散路線
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya 的海洋技術學院使用 Fidelity Fine Marine生成了波高 5 米和 8 米的海嘯模擬，如下圖所示。
浪高：5m
浪高：8m
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文章來源：cadence博客
展開 Glosten 使用云解決方案預測 Barehull KRISO 集裝箱船阻力
圖 1 實驗與計算結果對比
用于 Fidelity Fine Marine 的 UberCloud 應用程序容器
UberCloud 容器是隨時可以執行的軟件包。它們旨在提供完成復雜任務的工具。在本案例研究中，Fine Marine 軟件已預安裝、配置并在裸機上運行，沒有性能損失。該軟件無需安裝或處理復雜的操作系統命令或配置即可運行。
UberCloud 容器技術為工程師提供了廣泛的選擇，因為容器可以從服務器移植到服務器或從云移植到云。云運營商或 IT 部門將不再限制不同種類的任務，因為他們不再需要安裝、調整和維護底層軟件。他們可以依靠 UberCloud 容器來克服這種復雜性。該技術還提供了硬件抽象，其中容器與硬件和軟件堆棧之間的服務器抽象不緊密耦合，提供了裸機環境所缺乏的易用性和敏捷性。
好處
這個案例幫助我們了解了 UberCloud 和 CPU 24/7 提供的性能優勢。Glosten 認為 UberCloud 服務是本地服務器升級的可行替代方案。由 CPU 24/7 提供并通過 UberCloud 容器提供的處理器顯著提高了本地 Glosten 硬件和通過 AWS 提供的虛擬實例的性能。這里使用的 AWS 計算實例是第三代 c3.8xlarge。
其他好處包括按需訪問、使用軟件和硬件資源以及減少管理虛擬實例和維護軟件更新的開銷。
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文章來源：cadence
展開 NUMECA FINE/Turbo軟件介紹
NUMECA是一個CFD分析軟件包，分析軟件包主要有FINE/Turbo、FINE/Marine、和FINE/Open 等，其中均包括前處理，求解器和后處理三個部分。 Fine這個單詞的意義應該是取自這三個單詞Flow INtegrated Environment。 FINE/Turbo 用于內部流動，FINE/Marine用于跨介質流動，FINE/Open 可用內外部流動，但為非結構自適應網格。 下面主要向您介紹一下FINE/Turbo。 FINE/Turbo是面向旋轉機械的CFD分析體系，體系主要包括幾何和網格劃分模塊IGG/AutoGrid，求解計算模塊EURANUS，后處理模塊CFview。 IGG是通用的結構網格生成器，優點是快速、界面友好（見仁見智）、易于使用，該模塊也具備幾何繪制功能。 AutoGrid是旋轉機械結構網格自動生成器，可以快速、自動、多塊的劃分高質量的葉輪機械網格。 EURANUS是全二階精度的采用多重網格加速收斂技術的CFD求解器。 CFview是功能強大流動顯示器。可做任何定性或定量的矢量標量的顯示圖。特別是可處理和制作適合于葉輪機械的任何S1 和S2 面，及周向平均圖。 目前，NUMECA FINE/Turbo軟件最新版本為13.2，于2019年3月發布的，軟件的功能還是很強大的，在葉輪機械仿真計算方面有很大優勢，在航空航天領悟使用的還是滿多的。軟件的專業性毋庸置疑。 這款軟件的學習資料并不太多，并且軟件專用于旋轉機械領域，因此比fluent等主流CFD軟件的學習成本大。 筆者在工作中學習并使用了igg/autogrid/euranus/cfview這四個模塊的部門主要功能來仿真計算軸流透平產品，還是很專業很好用的。 后續，筆者總結一下跟大家分享一下。
展開 LeadingEDGE 預測 Lloyd's Register Regal 的全尺寸船舶性能
LeadingEDGE 結果
LeadingEDGE Marine Engineering參加了研討會，并在整個項目中使用了 Fine Marine。LeadingEDGE 的方法主要圍繞 Fine Marine 中實施的高級 Actuator Disk 模型構建，該模型讀取真實螺旋槳的開放水域性能。能夠從數值計算中刪除實際的螺旋槳幾何形狀可以大大簡化物理過程并加快過程。只需要裸船體阻力和自航案例來驗證該方法（空化和開放水域螺旋槳測試不在本次練習的范圍內）。
與船體阻力模擬的慣例相反，模擬的是整個船體而不是半個船體。這允許正確包含由于容器的初始流體靜力平衡和 3D 掃描幾何形狀引起的小不對稱，如研討會組織者提供的那樣。
該過程在一天內得出了準確的結果，證明該方法對于 LeadingEDGE 當前提供的商業服務是可行的。
Lloyd's Register 對 138m 雜貨“Regal”進行的測量被用作參考。對數值預測的自航點的進一步分析顯示與測量的船速非常一致（差異低于 1%）。它還強調了軸功率值的輕微高估（高達 5.5%），這是由于此處介紹的數值方法的固有簡化而預料到的。
文章來源：cadence博客
展開 10個目前流行的CFD仿真軟件，你了解幾個？
特點：分析軟件包有FINE/Turbo、FINE/Marine、和FINE/Open 等，其中均包括前處理，求解器和后處理三個部分。FINE/Turbo 用于內部流動，FINE/Marine用于跨介質流動，FINE/Open 可用內外部流動，但為非結構自適應網格。
更多干貨，請關注 微信公眾號：流體與熱控大本營
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】
例如：
解決道路車輛的風噪問題
擴大新一代飛機設計的飛行范圍
優化風力機和燃氣輪機的氣動性能
減少船舶的燃料消耗
快速學習提升：
為了幫助大家更好地了解CFD仿真軟件在行業中的應用，技術鄰推薦一場由Cadence公司主辦的CFD專場線下研討會，將運用Fidelity CFD、Fine Marine、Celsius Ec Solver、Pointwise等CFD仿真軟件，應用于汽車、船舶、葉輪機械等行業領域。
同時，文末還推薦一場《Cadence Fidelity一站式葉輪機械設計與優化方案》官方線上直播。
會議精彩內容概要
此次研討會主要講述以下幾點：
從高質量的結構化網格到極速前處理
從旋轉機械到船舶
從F1 到高速列車
從“電路板”到“超算中心”
“網格質量與效率”“空氣動力學”“熱”“風噪”....
參與本次會議您將學到什么
本次會議運用Fidelity CFD、Fine Marine、Celsius Ec Solver、Pointwise等CFD仿真軟件，應用于汽車、船舶、葉輪機械等行業領域。
展開 CAESES與FINE?/ Marine的連接計算
FINETM/ Marine是NUMECA公司為船舶與海洋工程打造的專業CFD軟件包。該軟件以其自身技術優勢及特點為船舶及海洋工程提供了新穎有效的解決方案，促進船舶與海洋工程更快更好地發展，縮短研發周期，減少成本，增加競爭力，在歐美各大企業及實驗室享有盛譽。
FINETM/ Marine 內置的C-Wizard設置向導模塊，可以是客戶快捷的進行船舶阻力計算設置，同時其提供批處理計算功能使得與CAESES的耦合優化成為可能。
在CAESES中可以方便的為船體設定計算的流體域，進而生成適用于FINETM/ Marine計算的STL文件。
利用CAESES的software connector功能，可以將C-wizard腳本放入優化流程過程當中，并提取相應計算結果。
CAESES中FINETM/ Marine計算過程如下圖所示:
利用CAESES提供的變型功能，可以對船體主尺度，尾封板高度，球艏形狀等進行變化，相應的STL文件也會發生對應的光順變型。最終構建船型優化的整個流程。
展開 
中小型船舶設計軟件學習心得
Numeca Fine Marine
發過的軟件，弄來之后就沒用過，沒有教程
Simerics Pumplinx
流體計算軟件，需要搭配Rhino使用，在Rhino里面設置參數，這個軟件就是解算器以及可視化。
Maxsurf
平時用的很多的軟件，每個項目開始的時候都是Rhino搭配Maxsurf開工，主要用的模塊就是Modeler、Stability兩個模塊，Structure主要是生產的時候用一部分功能。Motion和Resistance就是在投標的時候拿來撐門面的。
Delftship
和maxsurf差不多的軟件，可以計算靜水力，穩性，破艙，估算航速的軟件，我最早接觸的計算船舶性能的軟件，主要是當時他有免費版的，Demo的版本，當時是為了做畢業設計添彩的，然后就快10年不用了。現在網上還是可以再下Demo的。
Napa
當初廢了好大勁弄得，對于我們做小船的來說，就是雞肋，殺雞的牛刀。
Autoship
還停留在線構時代的軟件，當時買了就是想了解一下優點，可以算性能，但是比maxsurf不如，可以生產，但是不日Rhino系列，棄了。
Compass
這個大家都知道，我用的是內河2016，海船2017，TB都有賣的。
Mastership
也要和CAD組合使用，不太合適，棄了。
CAESES
目前用的是4.3.1版本，主要就是參數化建模，一個平臺，可以出靜水力，如果要算CFD需要搭配Xflow、StarCCM或者Fine Marine等軟件。做大船還可以，做小船就是雞肋的。
展開 專業團隊代做CAE、CFD、ANSYS、Fluent、ABAQUS、ADAMS仿真代做，仿真分析代做
聯系方式微信：gz1720332184備注技術鄰
涉及學科：機械、流體、巖土、結構、鑄造、流體、強度、疲勞、船舶、水利、焊接、醫學、隧道、海洋、優化、人體、逆向建模等多學科
涉及軟件：
ANSYS、ABAQUS、ADINA、ADAMS、ANSA、Ansoft、 AutoCAD、CFX、CFD、Comsol、CAD、CREO(Pro/e)、CATIA、Deform、ESL、Fluent、Flac3、Flow3D、Fine-marine、Geomagic、HyperMesh、Isight、Icepak、Imageware、LS-DYNA、SPA2000、Midas、Nastran、nCode Designlife、OptiStruct Plaxis、Star-xxm+、Solidworks/UGS、Sysweld等等。
1、ANSYS/Workbench：結構動力學分析、結構靜力學分析、模態分析、隨機振動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、APDL編程等。
2、FLUENT：導熱、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固與融化、多相流、離散相、組分傳輸、氣體燃燒、多孔分析、UDF、飛行器氣動設計、流體結構單向耦合、流體結構雙向耦合、流固耦合、電磁熱耦合等。
3、ABAQUS：結構、土木、非線性分析、靜力學分析、動力學分析、模態分析、隨機震動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、電磁振動噪音、子程序、二次開發等。
4、nCode Designlife：應力疲勞、應變疲勞、振動疲勞。
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 專業團隊代做CAE、CFD、ANSYS、Fluent、ABAQUS、ADAMS仿真代做，仿真分析代做
聯系方式微信：gz1720332184備注技術鄰
涉及學科：機械、流體、巖土、結構、鑄造、流體、強度、疲勞、船舶、水利、焊接、醫學、隧道、海洋、優化、人體、逆向建模等多學科
涉及軟件：
ANSYS、ABAQUS、ADINA、ADAMS、ANSA、Ansoft、 AutoCAD、CFX、CFD、Comsol、CAD、CREO(Pro/e)、CATIA、Deform、ESL、Fluent、Flac3、Flow3D、Fine-marine、Geomagic、HyperMesh、Isight、Icepak、Imageware、LS-DYNA、SPA2000、Midas、Nastran、nCode Designlife、OptiStruct Plaxis、Star-xxm+、Solidworks/UGS、Sysweld等等。
1、ANSYS/Workbench：結構動力學分析、結構靜力學分析、模態分析、隨機振動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、APDL編程等。
2、FLUENT：導熱、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固與融化、多相流、離散相、組分傳輸、氣體燃燒、多孔分析、UDF、飛行器氣動設計、流體結構單向耦合、流體結構雙向耦合、流固耦合、電磁熱耦合等。
3、ABAQUS：結構、土木、非線性分析、靜力學分析、動力學分析、模態分析、隨機震動分析、響應譜分析、諧響應分析、屈曲分析、瞬態動力學分析、顯示動力學分析、接觸分析、復合材料分析、疲勞分析、壓電分析、傳熱分析、電磁場分析、非線性分析、聲學分析、電磁振動噪音、子程序、二次開發等。
4、nCode Designlife：應力疲勞、應變疲勞、振動疲勞。
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