內河船舶設計的案例
1000噸級內河船舶 ￥150
<p><span style="color: rgb(25, 25, 25); background-color: rgb(255, 255, 255);">模型根據造船廠圖紙使用Solidworks建模，使用Hypermesh劃分網格；采用shell單元模擬，在船艏部位采用精細化建模，肋板的厚度按照設計圖而定；船身部分為提高計算效率，網格尺寸較大。</span></p>
船舶撞擊下的內河框架碼頭瞬態響應分析
摘要：基于目前內河大水位差框架碼頭結構的設計和計算方法，通過建立三維有限元仿真模型，對框架碼頭結構在船舶撞擊作用下的瞬態響應進行了分析，并與傳統靜力分析相比較。結果表明：結構位移橫向比縱向反應敏感，向江側比向岸側敏感，并且隨著時間推移。峰值逐漸減小。結構整體、局部動力特性和撞擊加栽的共同作用，是造成各構件內力差異的主要因素。為得到比較真實精確的結果，設計人員應當考慮碼頭結構在船舶撞擊下的瞬態動力影響，其研究成果能夠為類似工程設計提供參考作用。
船舶撞擊下的內河框架碼頭瞬態響應分析.pdf
展開 研究成果介紹-基于CFD與經驗方法的雙槳雙舵內河船舶操縱運動建模
64箱內河集裝箱船船模-15°回轉實驗仿真值與實驗值的比較
64箱內河集裝箱船船模-20°/-20°Z形實驗仿真值與實驗值的比較
04
總結
在未來的研究中，可以進一步完善本文中的操縱運動模型。在當前模型中，船體尾流對螺旋槳的影響簡化為均勻來流的影響，且斜流的影響是通過經驗方法改變有效舵角來計及的。此外，由于螺旋槳側向力可能導致雙槳雙舵船舶左舷和右舷整流效應的不對稱，因此后續研究中還應考慮操縱運動過程中螺旋槳側向力的影響。由于頻繁的轉舵操作會使船后流場復雜化，因此本文的簡化處理對Z形實驗的影響較回轉實驗更大，后續可考慮船-槳-舵耦合的CFD計算以提高建模精度。考慮到內河船舶會收到狹窄航道的影響，可以在未來的研究中評估受限水域對螺旋槳-舵水動力性能的影響。
本文來自：留理科研
展開 研究成果介紹-基于CFD與經驗方法的雙槳雙舵內河船舶操縱運動建模
本篇作者：盧蘇立
頁面編輯：王國輝、徐誠祺
內容校核：劉佳侖、李詩杰
船舶的操縱運動數學模型可以用于評估船舶的操縱性能，在當今智能船舶技術高速發展的時代發揮著越來越重要的作用。本文基于CFD與經驗方法提出了一種針對雙槳雙舵內河船舶的操縱運動數學模型，通過將模型仿真結果與一艘雙槳雙舵64箱內河集裝箱船船模自由自航模實驗結果的比較，驗證了該模型的有效性。本文采用CFD方法計算了模型船在不同進速系數和舵角下的螺旋槳及舵的水動力系數，并將計算結果回歸從而得到了考慮螺旋槳影響的舵力模型。本文首先驗證了CFD數值方法及舵力模型的可靠性，而后，將舵力模型與經驗公式相結合，實現并驗證了雙槳雙舵內河船舶的操縱運動建模。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103261
附件下載：
https://pan.baidu.com/s/1Jo3XxRSTurlzZ628UqeOUw?pwd=llky
引用格式：
Lu Suli,Cheng Xide,Liu Jialun,Li Shijie,Yasukawa Hironori. Maneuvering modeling of a twin-propeller twin-rudder inland container vessel based on integrated CFD and empirical methods[J]. Applied Ocean Research,2022,126.
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船舶設計軟件：船舶行業設計及分析軟件推薦
主要功能及優勢
1、最優特性設計
2、性能分析
3、空化及其他標準檢查
4、基于船舶梁理論的葉片強度
5、KT-KQ 曲面創建及導出
6、導入或導出用于CAD/CAM/CFD/FEA
7、專業報告和繪圖
推薦
螺旋槳設計和制造者、造船工程師、流體動力學研究者、船舶推進裝置專家、船級社等
文章來源：天洑CAE技術源
分析 | 船舶制造業者：沉船有設計問題嗎？
（內河客船屬于2類船舶 強制報廢年齡30年）
根據這些資料推斷，這條內河客船，應該是入級中國船級社 屬于內河A級航區船舶，內河A級航區是內河船舶中最高的設計要求。從設計方面來說A級航區的船舶的設計要求：計算波高*計算波長=2.5米*30米，波高范圍1.5米至2.5米。
新聞里報道當時風力達到了12級 ，風速應該已經超過了64公里了，當時長江的航行的條件，有可能已經超出設計范圍了。對于這種級別內河客船的航行，是非常危險的。因為上層建筑的較多，受風面積比貨船大很多，稍有操作不慎，就可能導致船舶的傾覆。報道中所提到的1到2分鐘船舶的傾覆也是極有可能的。
關于有些人說的設計問題，導致船舶重心過高。
個人認為是可能性不大，對于新建造船舶，首制船都會進行船舶傾斜試驗，來確定船舶的重心高度 如果達不到要求 就會降級（比如A級航區降至B級航區）或者修改后再繼續試驗，船級社在船舶穩性是相當重視的，出問題的可能性較低。
我個人判斷 還有另外一種情況 因為是主營旅游的客船，不可能裝潢十幾年都一個樣，過一段時間會翻新室內裝潢。而室內裝潢增加的重量會導致船舶重心高度的升高，導致穩性不佳。大量改裝后的船舶需要再次做傾斜實驗 ，有可能東方之星改裝后沒有進行傾斜實驗。但是只是我的個人推測，具體還要等到調查結果出來 。
關于夜航的問題。
長江2688公里的干線航道，在08年已經實現了全面夜航。 但是夜航中航行條件，肯定比白天要差。比如視線不佳，人的反應不是最佳狀態等。但是對于旅游公司和游客來說，夜航，可以節省人力成本和時間。(這種旅游路線的模式，應該是這樣的：到一個城市,靠碼頭,下船游玩，游玩結束，上船，開航，去下個城市。）
關于調查。
展開 船舶設計：船舶推進軸系方案設計的關鍵技術
由圖 1 可知，為了得到滿足軸系設計要求的設計方案，需完成靜力校核、振動計算和校中計算等步驟，并需采用串行、試湊等方法來調整軸系設計變量參數。其中，軸徑尺寸作為船舶推進軸系設計的重要參數，文獻［2］介紹了適用于不同船舶、主機類型和材料屬性的軸徑估算經驗公式，在初步估算軸徑之后，即可開展力學校核計算并最終明確具體數值，該方法是現階段工程實踐中較為成熟的常規操作。
近年來，針對該設計參數對軸系設計中不同學科之間的耦合影響，鮮有學者深入開展了研究工作。其中，王瑞等［5-6］以軸系的軸徑和孔徑為研究對象，在滿足總體設計要求的前提下，分析了孔徑比取值范圍的優化問題和船舶裝載工況對不同孔徑比下軸系振動的影響，為船舶推進軸系的優化設計提供了新的思路。
圖 1 船舶推進軸系設計流程
本文擬基于現階段船舶推進軸系的方案設計流程，針對船舶推進軸系的校中及優化、軸系振動及減振技術和軸系設計質量評價等內容，對船舶推進軸系方案設計的國內外研究成果進行綜述，以梳理和總結相關研究動態，從而為船舶推進軸系的優化設計提供參考。
1 軸系校中
船舶推進軸系校中即根據軸系校中計算書的要求，將軸系敷設于船舶殼體，使其達到某種預定狀態（例如，直線或曲線），且各軸段應力、軸承載荷等參數均應在允許范圍之內。
展開 船舶設計：船舶等效和替代設計那些事兒
綜上，按照小編的理解，等效是針對船舶裝設的設備、材料或器具等，屬于船舶從屬構成；替代設計和布置則針對于船舶本身結構建造，屬于船舶主體的創新設計變化。等效和替代設計可能導致船舶配備的裝置、材料或設備，甚至整個船型都與公約的條款規定相背離，但需要強調的是，等效和替代設計制度決不意味著可以不遵守或者降低公約規定的船舶安全技術標準。為此，各國主管機關都制定了嚴格的等效和替代設計審批制度，并基于安全風險評估的方法，將等效和替代設計與公約規定的安全標準進行對比分析，客觀評估是否滿足公約要求。想深入了解的朋友可查閱 MSC/Circ.1002、 MSC.1/Circ.1212、Resolution MEPC.110(49)及MSC.1-Circ.1455等IMO文件。我國《中國籍船舶等效、免除管理暫行規定》規定船舶設計單位或船東申請等效至少應提交以下材料：
1. 申請書；
2. 船舶概況：船名、主要尺度、船舶結構、主要設備、航區等；
3. 申請采取等效措施的裝置、材料、設施或設備、器具，或者型式；
4. 申請等效所依據的公約、法規、規定的名稱及其具體條款內容；
5. 對等效措施的技術分析；
6. 業已通過試驗或其他方法驗證等效措施至少與公約或法規、規定所要求的具有同等效能的證明。
展開 船舶海工資料包放送（CFD、湍流、尺寸設計、國防、船舶設計…）
本資料包可以作為船舶海工行業相關人員學習參考。
其中包含電子書、白皮書、視頻、研討會等：
船舶設計的全尺寸CFD模擬
采用ALS技術減少散貨船摩擦阻力的CFD研究
湍流建模及其對于船舶行業的影響
如何使用仿真驅動型方法設計船舶
應對未來挑戰的船舶設計：船舶設計的范式轉變
國防海軍造船數字化，開創高效開發和生產多樣化的新時代
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船舶設計讀書筆記：前期方案中的船舶復雜性
對于早期的船舶概念設計來說，要得到一個完整的總布置是
一個挑戰
。
在概念設計中使用復雜性度量的目的是達到成本，其中一
半由船舶本身驅動，另一半由任務系統驅動。
因此，有必要對任務系統
和平臺的復雜性進行建模。
經驗表明(NSRP 2011)，
在設計早期階段制定的船舶布置通常是通過細節設計進行的，沒有任何優化嘗試。有研究指出，艦艇的布置經常在細節設計中變化，設計工程師很難為所有東西找到足夠的空間。
概念設計的決定性任務是大量的解決方案空間，其中包括成百上千種需要評估的備選船舶概念設計。我們需要改進的是探索這個巨大的概念設計解決方案空間的方法。該方法必須同時考慮到替代概念設計在船舶布置方面的復雜性，包括足夠的空間來容納重要的舾裝組件，如HVAC、管道、電纜等。
因此，有必要在早期設計的集成設計環境中體現和度量船舶總復雜性，包括將船舶總復雜性與成本聯系起來。
2.2 把船舶密度（ship density）作為復雜性的衡量標準
船舶密度是衡量船舶布置能力的一種合理的綜合指標，從前
期設計的總體布置到細部設計的深入建模。
一般來說，尺寸越
大，密度越低，越容易布置。
過度密集的設計會增加初始構
建工作中遇到的問題的數量和嚴重程度，增加了設計的復雜性。
復雜性意味著第一艘船成本的增加。
1)為了降低成本而進行的減重努力往往會產生相反的效果;
2)不必要的密集設計必然會增加成本、進度和性能風險;
3)密度測量是一艘船中系統和設備布置緊密程度的充分近似值。
【3】裝備密度對船舶建造工作內容的影響
歐洲船舶設計師和造船商正在積極宣傳設計更大的船體以更好
地適應設備和裝備系統的好處。
展開 Star-CCM+在船舶行業的解決方案：電氣化船舶的設計過程
它們能夠幫助用戶進行設計優化、性能評估和問題解決，提高產品質量和效率。
Star-CCM+在船舶行業的應用
在船舶行業中，Star-CCM+ 是一款被廣泛應用于船舶設計和性能優化的計算流體力學軟件。下面是一些在船舶行業中使用 Star-CCM+ 的應用和案例：
1.海水動力學分析
Star-CCM+ 可以對船體在不同運行條件下的流場進行模擬和分析，包括速度分布、壓力分布、湍流特性等。這有助于設計師了解船體在正常運行、航行中和靠泊中的流體行為，幫助改進船體形狀和船體部件（如螺旋槳、推進器等）的設計。
2.流阻分析與減阻優化
通過在 Star-CCM+ 中模擬船體在不同速度下的流場，可以評估船體的阻力和阻力分布。這有助于設計師找到減少阻力的優化方案，從而提高船舶的燃油效率和船速性能。
3.起泡現象研究
Star-CCM+ 可以模擬船舶在高速航行時的起泡現象，特別是泡沫阻尼對船舶性能的影響。這種現象在高速船和水下船體的設計中十分重要，因為它可以減少阻力、提高船體穩定性和減小噪音。
4.船舶推進系統優化
通過 Star-CCM+ 對船體和推進系統的耦合模擬，可以評估不同推進器的性能、推力和效率。同時，還可以對船體與推進器之間的相互作用進行模擬，以進一步優化推進系統的設計。
5.渦流和湍流分析
使用 Star-CCM+ 分析船體周圍的渦流和湍流現象，可以幫助設計師了解這些現象對船舶性能的影響。這有助于改進設計，減少湍流阻力，提高船舶的操縱性和穩定性。
6.考慮多物理場耦合
Star-CCM+ 還可以模擬船舶行業中常見的多物理場問題，如結構與流體耦合、熱傳導與流體耦合、流體與湍流聲耦合等。這有助于更全面地評估船舶的性能和可靠性，加強設計的合理性。
展開 
船舶計算流體力學 (CFD) - 船舶設計與優化的頂尖仿真工具（免費領文檔）
下載我們有關船舶 CFD 仿真的專題報告。
船舶行業習慣于依賴船池比例模型進行船舶性能預測。盡管這種方法仍然有用，但仿真的興起，尤其是計算流體力學 (CFD) 的興起，也帶來了以數字化方式研究船舶行為的機會。這就開創了在真實的運行條件下以全尺寸預測船舶性能的方式。在本項專題報告中，我們將展示挪威船級社 (DNV-GL) 和美國船級社 (ABS) 這樣的行業領軍企業的工程師和船舶設計師如何使用 Simcenter 軟件進行船舶 CFD。
案例研究涉及的主題包括：
流體動力學仿真
空氣動力學分析
推進系統
數值船池
自動設計探索
流體動力學仿真為船池試驗提供了備選方案
在過去的一百多年里，人們一直使用船池來確定流體動力學性能。然而，制作船池模型并進行試驗，不僅成本高昂，而且格外耗時。這就意味著，船池試驗通常在設計周期后期執行。這些試驗用于驗證和調整已經確定的設計，而不是為早期設計選項出謀劃策。
CFD 仿真為船池試驗提供了新型備選方案。工程師們可以使用數值船池的虛擬模型，以數字化方式測試船舶性能。流體動力學仿真的設置和運行快速，因此能夠更早在設計流程中部署。這樣就可以提供工程數據，用于將設計推向不同的、更好的方向，開辟船舶設計創新之路。
專題報告包含多個案例研究，展示 CFD 仿真在各種場合的應用，包括船體的流體動力學優化以及螺旋槳裝置的建模，包括預測空化現象。這些研究顯示了快速進行設計評估的優勢所在，以及船舶可用的多種多物理場模型。
了解如何進行船舶設計優化
要想在船舶能效和創新的競賽中保持領先，工程師需要能夠快速地預測出設計更改對船舶實際性能所造成的影響。設計探索軟件依據用戶定義的要求對各種變型進行快速、自動化的評估，將 CFD 仿真推向新一層級。
展開 新能源動力船舶是船舶設計新方向
在大幅降低船舶運輸企業運營成本的同時，更重要的是可以減少環境污染，具有非常明顯的社會效益和經濟效益。利用天然氣排放清潔的特點將實現航運船舶節能減排的目標，有力推動我國航運能源消費朝著綠色環保的方向發展。
國際海運組織創造了能效設計指數，如果不達到排放要求基線標準的傳播，可能就要面臨退出營運的危險。應該重點加強支撐船型開發的基礎共性技術和綠色、安全技術研究。由于所在區域對船舶排放要求日益嚴格，丹麥、挪威等北歐國家已經開始使用以LNG為燃料的渡船、滾裝船、海岸警備船、LNG船和平臺供應船。這說明，隨著全球范圍內對氣體排放要求越來越高，石油資源越來越少，節能呼聲越來越大，船東和港口方面的障礙也正逐步被清除。
因此，業內人士認為，一方面，應在船舶設計和建造方面加大創新力度，在主流船型優化和新船型開發中加入低碳概念，推進內河船舶向綠色環保轉變。例如在設計新船時考慮燃氣供應系統的布置，以及氣體燃料發動機的設計，以增強船舶續航能力。另一方面，國內船舶制造商也應積極參與到以LNG為燃料的高技術船舶的承造，用市場迫使自己技術升級，搶占氣體燃料動力船先機。此外，可以依據內河運輸的特性，研究建立船舶節能減排體系和標準，促使水路運輸企業制定能效管理計劃，以推進內河航運向“綠色”轉變。
作為清潔型能源，LNG的應用可以降低氮氧化物和二氧化碳的排放，而且LNG不含有硫和殘留物，也杜絕了硫化物和微小顆拉等其他有害物的排放。從經濟性上而言，經測算，1立方米LN G氣體近似于1到1.1公升(汽、柴)油。目前柴油均價6元/公升，天然氣按照4.5元/立方米計算，如果按照70%的替代率來算，一年大約節省19.23萬元。
但是這種環保的新材料，目前在推廣時卻存在一定的阻礙。首先是由于LNG燃料船的續航能力還較弱。
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視頻 | 船舶結構分析：結合模擬和測試數據實現真正的數字孿生
憑借本視頻可以了解如何將測試數據與結構仿真相結合，從而創建經過驗證、可靠且準確的數字孿生，從而幫助預測船舶的結構完整性。
觀看該視頻可以解決以下問題：
如何將船舶結構建模與仿真一體化呢？
如何確保船舶結構的完整性？
結構分析如何在組件和整船結構級別應用于海船設計？
如何通過測試數據確保初始模型可靠？
如何在船舶物理測試過程中克服實際限制？
如何在海上構筑物分析中將模擬和測試結合起來，實現真正的數字孿生？
如何在結構設計工程的背景下使用模擬和測試？
測試在海洋工業結構性能工程中的作用是什么？
如何激勵一艘船？都有哪些激勵力？
不同的激勵力，他會帶來不同的振動模式和共振頻率嗎？
展開 江南造船胡可一：從船舶設計手段變遷，看船舶工業的發展
CASIS 工程
自主開發 CAD/CAM 的先導
中國船舶工業總公司組織了計算機輔助船舶設計集成系統（CASIS）工程的開發。CASIS-Ⅰ期工程所取得的最有實用價值的成果是基于PC平臺的管系放樣PCPS系統，它的應用使管系放樣計算機化。
80年代末，中船總又組織進行目標為船機電一體化的CASIS-Ⅱ期工程的開發，引進了當時較為先進的圖形工作站和基礎CAD系統平臺。現在回想起來，由于當時參與開發的骨干是船舶設計專業人員，因此，在系統設計的理念上還是相當貼近船舶設計實際的。經過多年的努力，該系統在1994年通過了評審，初步完成了CASIS-Ⅱ期工程預定目標。但由于采用高級語言編制的接口程序運行效率較低，CASIS-Ⅱ期工程僅有部分成果在實船設計中得到應用，并未形成真正實用的設計集成系統。但不可否認，CASIS工程的實施開創了自主開發船舶設計 CAD/CAM 的先河。在幾乎在同期，中船總下屬的六一一所也在 Apollo 工作站上開發了DFS二維CAD系統，艙室設計人員以此系統為平臺開發了艙室布置系統，在一些船廠設計建造船舶的艙室設計方面得到了廣泛地應用。由于當時參與系統設計的人里有經驗豐富的設計人員，艙室設計系統的開發設計理念即便到現在還是有不少可圈可點之處的。
Tribon
船舶設計手段進入了一個新時代
1995年，船廠從KCS公司引進了KCS船舶設計軟件和20套MARS物資管理軟件，并于當年派遣了技術人員前往瑞典馬爾默的KCS公司總部參加應用性培訓。
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