船舶性能分析的案例
SACS軟件渤海海域導管架平臺船舶撞擊性能分析 附SACS軟件手冊模塊說明下載
所以，船舶撞擊石油平臺的分析研究工作至關重要。
API，DNVGL，ISO19902等海洋結構物相關規范中都有涉及船撞分析指導做法，但較為籠統，相關參數選取不符合我國海域實際情況。本文以渤海某實際項目為依托，在進行參數適應性研究的基礎上，采用SACS軟件Collapse模塊對船撞分析進行較深入研究，圓滿完成工程設計任務。
1. 基本原理
船舶撞擊平臺的分析研究按照時間歷程可以分為兩個過程：撞擊階段的研究和撞擊后的分析研究。
1）撞擊階段，碰撞的過程實質是一個能量的轉換與傳遞的過程。研究是建立在機械能守恒的基礎之上。因為碰撞的過程很短暫，可以將其視為一個準靜態的過程。船舶撞擊平臺是典型的非彈性碰撞。碰撞前，運動的船舶具有動能，碰撞接觸的一瞬間，船舶的動能一部分轉化為平臺的動能，另一部分被平臺和船舶自身吸收，轉化為平臺和船舶的應變勢能。
為了簡化問題，本文的研究進行以下假設：①船體為剛體；②船舶與平臺碰撞后均靜止。這樣，碰撞過程中，船舶的動能全部轉化為平臺結構的應變勢能，包括：
a、受沖擊構件因凹陷和梁彎曲而產生的局部變形。
b、整個結構的整體變形。
2）撞擊后分析，是研究平臺在遭受撞擊后，損壞構件在不修復的情況下，在一年一遇的最大環境荷載下，是否可以正常工作，保證充足的時間對結構進行修復。
2.
展開 LeadingEDGE 預測 Lloyd's Register Regal 的全尺寸船舶性能
船舶設計者和建造者可以使用最具成本效益的解決方案來遵守這些法規。從技術角度來看，這可以轉化為需要更高效和準確的設計方法，以便能夠在設計階段的早期預測預期的船舶性能。準確的預測可以避免事后昂貴的改造解決方案。
計算流體動力學 (CFD) 軟件在預測和優化船舶性能方面發揮著越來越重要的作用。廣泛的國際研討會旨在不斷驗證和驗證 CFD 工具生成的數據，這些研究中心和大學定期組織深入參與進一步開發這種替代實驗模型測試的數值方法。
勞埃德船級社測試案例
勞埃德船級社技術調查部組織的勞氏船級社研討會是全球參與的研討會之一。研討會的范圍是驗證一種能夠準確預測全尺寸船舶性能的數值方法，旨在加快船舶的設計過程，并為模型測試提供時間和成本效益高的替代方案。參與者必須提交在給定條件下預測的船速、軸扭矩、動態平衡和螺旋槳空化擴展的數值結果。然后將這些結果與海上試航期間在貨船“REGAL”上進行的船上測量和觀察結果進行比較。
考慮中的船舶是一艘1994年在波蘭建造的138m雜貨船，總重量11542噸，配備一個四葉右旋定距螺旋槳。
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。
展開 三維船舶設計圖形工作站特點分析
船舶與海洋工程行業一直處于不斷革新挑戰，經營者為了抓住每一個機會，必須提升整體性能和降低總成本，從而要求船舶設計最短時間給出更節能、可靠和環保方案，面對上述需求并應對挑戰，船舶設計部門必須擁有高效率、高質量設計能力，能夠在最短時間完成建造船舶方案。
船舶設計軟件：船舶行業設計及分析軟件推薦
4、通過整體驗證確保準確度
NavCad會提供關于船體性能的重要反饋，運用繪圖會對你的分析與之前的“最佳”最小推力和功率限制進行對比，通過基準船體與你的結果進行快速比較以及運用自定義繪圖比較先前的NavCad項目。
5、更高級的分析性能
NavCad的高級性能在于可以超越航速預測，運用加速度分析并決定時速，也可以從已知的船舶性能中擴展模型預測數據、船體推進器交互數據以及校準分析模型與相同的模型等。運用輔助分析來檢查水動力、整齊度以及動力穩定性等等。
6、專業的分析報告
完成分析后，可以快速生成總結報告，可以以Adobe (PDF), Word (DOC)或 Excel (CSV) 等多種形式存儲。
軟件介紹
PropExpert軟件主要用于工作船和游艇的螺旋槳選擇分析，提供推進裝置組件螺旋槳需要的工具–發動機、齒輪和螺旋槳等。
展開 
2030 年的船舶行業：船舶數字化勞動力（免費領分析報告）
數字化使船舶行業發生了深遠的轉變。監控技術為船舶運營商提供了有關船舶性能的新見解。虛擬和增強現實技術為培訓和遠程協助提供了高效的平臺。
了解由 IT 驅動的數字化勞動力如何幫助船東和船舶運營商最大程度降低風險、提高技術水平并盡可能縮短停機時間，為 2030 年減排做好準備！
關于“2030 年的船舶行業”思想領導力系列
2030 年的船舶行業將是什么樣子？我們邀請了來自 Schnitger Corporation 的船舶設計師兼首席分析師莫尼卡·施尼特格爾 (Monica Schnitger) 為我們答疑解惑。答案由六篇簡報構成，每篇都從不同的角度來介紹航運業的未來發展。本篇簡報聚焦于船舶行業現今所面臨的重大挑戰之一：打造船舶數字化勞動力。
以下為文檔部分截取
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展開 船舶噪聲仿真分析
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 基于Icepak的船舶儲能電池散熱特性仿真分析
摘 要：目前全電船舶儲能系統主要由鋰電池構成，對其進行合理的熱設計是保證儲能系統安全可靠運行的關鍵。以某型船用儲能電池包為研究對象，分別設計其風冷和水冷散熱系統，基于Icepak軟件進行兩類冷卻系統的散熱特性仿真及評估。通過改變風冷散熱系統的入口風速、風扇半徑、風扇數量，以及液冷散熱系統的冷卻液流速、冷卻液入口溫度等參數，對比分析參數變化對系統散熱效果的影響，為全電船舶儲能系統散熱方案的選取和散熱系統的設計提供依據。
關鍵詞：儲能電池包;風冷散熱系統;液冷散熱系統;溫度分布;參數影響;
1 引言
隨著各國對航運節能減排的高度重視，一些新技術、新理念被應用到了船舶的設計、建造和運營當中。全電船舶作為其中極具代表性和發展潛力的技術之一，被認為是構建未來綠色航運體系的重要一環[1]。全電船舶可看作是“移動的微電網”,而儲能系統則是其微電網的重要組成部分，承擔著平抑負荷波動，改善電能質量的任務，可為船舶安全可靠的運行提供重要保障[2]。
目前，全電船舶的儲能系統以電池儲能為主，磷酸鐵鋰電池因其具有較高的安全性和較長的循環使用壽命，成為儲能電池的首選。由于鋰離子電池自身的特性，其在正常充放電過程中會產生熱量，導致電池溫度升高。而全電船舶的儲能系統則是由大量的單體電池通過串并聯的方式構成，加之船上空間狹小緊湊、相對封閉，這給儲能電池的散熱帶來了巨大挑戰。若不能采取有效的散熱措施，不僅影響儲能電池的工作性能和使用壽命，更有可能會引發電池熱失控，導致船舶失火等事故的發生，嚴重影響船舶航行安全[3]。因此，對儲能電池進行熱管理，分析其在不同散熱方式下的熱特性，以選取合適的冷卻方案，確保電池工作在合適的溫度區間，對保證船舶儲能系統安全可靠運行具有重要意義。
考慮到船舶運行環境的復雜性和設備運行的可靠性，在船舶電氣設備的熱設計中主要采用風冷散熱和液冷散熱。
展開 聲學仿真：船舶噪聲仿真分析
來源：舟山虛擬仿真驗證平臺
船舶噪聲來源主要有三個，分別是艙室噪聲、水下輻射噪聲以及自噪聲，分別介紹如下：
01
艙室噪聲
艙室噪聲是由船舶的結構噪聲和空氣噪聲共同引起的。除空氣聲源艙室和鄰近艙室中的艙室噪聲主要由空氣噪聲決定外，其它艙室的艙室噪聲主要由結構噪聲決定。
02
水下輻射噪聲
船舶在海上航行時引起的水下輻射噪聲，主要由機械設備振動產生的水下噪聲、螺旋槳噪聲、螺旋槳脈動壓力作用在艉部結構產生的水下噪聲和水動力噪聲組成。
03
自噪聲
自噪聲是指聲納接收換能器所接收到的其載體產生的噪聲和聲納設備本身產生噪聲的總和。
目前噪聲仿真分析技術已擁有聲振耦合分析功能，適用于仿真計算船體設備的振動引起的聲輻射、水下艦艇的聲輻射、阻尼與隔振等問題，并可以通過合理地優化船舶總體結構與各部件，達到減振降噪的目的。圖中是水下某艦艇聲輻射仿真分析應用示例。
展開 船舶側推器故障分析
船舶側推器偶發性故障分析及其冬季運行管理的特點
MODEL: TCT-240
TYPE: CPP 4 BLADER X 2400MM
Maker: KTE CO.LTD
Motor Rated Capacity: 2500 Kw x 893 rpm
引子：
新船,下水三年多，艏側推（B/T: BOW THRUSTER）運行一直很正常。但在某年二三月間靠泊日本幾個港口的時候，接連發生了系統啟動失敗（OVER TRIP）的故障,導致設備無法使用。但當船航至東南亞港口靠泊時，設備偶爾能夠正常啟動并使用。在船員檢查系統無果的情況下，服務工程師被請至船上解決故障，但當船返航至日本港口的時候，故障仍未解決。
分析：
當B/T 的主馬達（MAIN MOTOR）啟動時，所有的先提條件都應滿足：通風系統(VENTILATION FAN)，液壓起動泵（PRIME PUMP）都已處于運行狀態，螺距控制器已置于零位。但當按下主馬達啟動按鈕時，系統顯示“PHASE ALARM”(相位報警)，同時系統自動卸載并警報（OVER TRIP）。
船舶側推器相當于一個變距槳裝置，由一個2500KW 的三相電機通過齒輪傳動系統提供槳葉圓周方向旋轉的動力，而由液壓起動泵（PRIME PUMP）提供槳葉徑向轉動的動力以實現變向及變距。
展開 【JY】淺析基于性能的抗震分析方法——性能設計
【寫在前文】
在閱讀此文前，可先看下以下文章：
【JY】基于性能的抗震設計（一）
【JY】基于性能的抗震設計（二）
【JY|理念】結構概念設計之(設計理念進展)
【性能設計】
建筑結構通常使用彈性分析進行抗震設計，主要目的是為了將復雜的非線性問題，簡化為易于分析理解的線彈性問題，進而借助反應譜、彈性時程分析等快速對建筑結構進行分析設計。然而，大多數建筑物在大地震下都會經歷顯著的非彈性變形。基于性能的設計分析方法也隨著算力的增強而出現。
現代基于性能的設計方法是確定結構在某種條件下的實際行為的方法。在計算技術及算力的進步和可用測試數據的支持下，非線性分析為計算彈性范圍以外的結構響應提供了手段，包括與非彈性材料行為、接觸非線性行為和大位移相關的強度和剛度退化等等。因此，非線性分析可以在新建建筑的設計或既有建筑物的加固改造中發揮著重要作用。
非線性分析需要付出更多的精力、時間與算力，并且應該考慮到具體的目標。在結構地震工程實踐中應用非線性分析的典型實例是：
(1)評估和設計既有建筑的抗震改造解決方案;
(2)設計采用不符合現行建筑規范要求的結構材料、系統或其他特征的新建筑;
(3)根據特定的業主/甲方等，要求評估建筑的安全性能。
建筑物的抗震性能通常與建筑物結構、圍護結構、隔墻、天花板、暖通/電氣系統和內容物的損壞有關。
雖然建筑物的性能是連續的，但出于設計目的，可以方便地確定對建筑物功能、財產保護和安全有重大影響的主要結構和其他建筑部件的離散性能水平。
展開 船舶結構振動噪聲分析及其進展
船舶艙室噪聲主要對船員生理和心理的影響，如喚醒睡眠、妨礙交談、打斷思路、使人煩惱等。
船舶振動與噪聲的控制
對于船舶振動與噪聲控制，目前采用數值仿真的方法模擬船舶噪聲振動問題，主要基于有限元 (FEM)、邊界元 (BEM) 和統計能量分析 (SEA) 三種方法。
有限元方法是確定性的求解方法，用于低頻振動環境的預示，可以得到結構的整體模態參數。與邊界元方法結合可以預示結構的振動以及內外聲場的噪聲輻射強度。有限元方法雖然在理論上可以在任何頻率范圍內求解結構的振動和噪聲輻射問題，但是在求解高頻問題時，由于波長很小且模態密集，要準確求解需要網格精細程度足夠高（通常在一個波長范圍內需要6-10個單元），因此模型的規模會變得非常大，求解的時間變得非常的長，反而沒有了數值仿真高效的特點。
其次，由于結構的高階模態參數對許多不確定的原始參數以及許多結構細節非常的敏感，但是結構細節又不太好確定，使得有限元方法求解的精度大打折扣。另外，結構聲振分析既存在振動引起的噪聲輻射問題，又存在噪聲引起的結構振動問題，傳統的有限元方法在解決二者的耦合時比較困難。因此，有限元方法通常只是用于求解低頻振動噪聲環境的預示。而實際上船舶的振動與噪音的控制是機艙集控室采用剛性安裝的輕質五夾板內襯，其噪聲插入損失不超過20dB(A)。
展開 
關于船舶穩定性的分析
從簡單來說，就是船舶重心比浮心低，船舶傾斜角度不大時候，可以自動調整復原，有點類似不倒翁。還有船舶上設計有邊艙，即船舶的左右有裝有水的空艙，晃動時艙水可以幫助船舶保持平衡。再者，在船舶的水線以下，設計有平衡翼，就是一塊很長的鋼板橫向放置在船舶舷，你可以想象是船舶的翅膀，船舶晃動時，水浮動作用在翅膀上，這樣就有了很大的阻力，使船舶不容易晃動。
進一步從力學上講，如果無風無浪，船在海上應該是平衡的，重力和浮力大小相等，方向相反，有固定的橫傾和縱傾。如果突然從左舷或者右舷刮大風，我們稱之為突風，船就會突然倒向另一側。那么重力與浮力作用點就會變得不在同一條直線上，兩者會形成復原力，迫使船舶向平衡狀態去恢復。這個恢復過程就是一個橫搖過程，復原力在橫傾角最大時最大，隨著橫傾角的減小而縮小，在回到原來的平衡狀態時復原力消失，但搖擺會繼續向反方向進行，想象一下鐘擺的原理。多次反復搖擺后，船舶會趨向穩定，則又回到了平衡狀態。浪的作用下保持平衡的原理與風類似。不過需要多考慮縱向的搖擺以及螺旋槳的浸沒以保持動力等問題。如果風或者浪過大，超過了船舶設計以及實際操作中能夠調整得到的復原力臂的極限，那么就危險了。
與其說船舶是怎樣對抗風暴和波浪的，不如說船舶設計及實際操作中過程中是如何利用平衡的原理最大化的確保各種復雜海況下的安全問題的。設計時，綜合考慮船東對船型的期望和相關規范對穩性的要求，各方面博弈后得出一個相對較優的結果，以確保足夠的復原力臂，使得船能夠在惡劣的海洋環境下保持安全不至于傾覆。操作上，要求船長謹慎駕駛，通過錯開波浪的方向，避免大風橫向作用在船體上，降低重心等一系列措施，降低橫縱向作用力，或者增大最大復原力臂，來確保航行的安全。
展開 船舶與海洋工程結構極限強度分析
3、船體梁總縱極限強度分析
自船體結構總縱極限強度的概念提出以來，船體梁總縱極限強度的分析方法得到迅速發展，出現了多種船體梁總縱極限強度分析的方法。但常用的船體梁極限強度分析方法可分為：直接計算法、逐步破壞分析法。
（一）直接計算法
Caldwell將船體總縱極限強度估算為船體橫剖面的全塑性彎矩，通過對受壓構件承載能力的折減以說明結構屈曲的影響。該方法沒有考慮當加筋板單元承受的壓應力超過其極限強度后的載荷縮短行為以及截面應力的重新分布，這往往過高地估算了船體結構總縱極限強度值。
（二）逐步破壞分析法
根據對船體結構破壞機理的分析，發現船體結構的整體破壞實際上是一個逐步破壞過程。1977年，基于平斷面假設，構件逐步破壞的增量曲率法，提出因屈曲及屈服引起的加筋板逐步破壞可用橫剖面纖維的應力-應變關系描述，并考慮了后屈曲效應。Smith采用非線性有限元對單元彈塑性大撓度分析來導出單元的平均應力-平均應變關系。Smith方法的計算結果的精度，很大程度上取決于單元的平均應力-平均應變關系的準確性。
（三）有限元方法(FEM)
有限元方法適用于任何加載類型和結構模型。該方法引入了梁單元、平板單元和正交各向異性板單元，能夠對結構作靜態與動態載荷作用下的極限狀態分析，并能對單個結構作整體響應分析，同時考慮船體在彎矩、扭矩及剪力聯合作用下的響應。Kutt等采用該方法對四條船體的縱向極限強度按各種載荷狀態、不同的有限元模型進行了計算和分析，在每種分析中均記入了屈曲、后屈曲和塑性的效應。
四、船舶在波浪中的載荷響應預報主要方法
進行船舶結構分析時，首先要確定作用在船體上的載荷。結構分析的精度又很大程度地取決于載荷計算。因此，載荷問題是船舶結構研究中非常重要的一個問題。
展開 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 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。
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