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本文基于CFD與經(jīng)驗(yàn)方法提出了一種針對(duì)雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)將模型仿真結(jié)果與一艘雙槳雙舵64箱內(nèi)河集裝箱船船模自由自航模實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，驗(yàn)證了該模型的有效性。本文采用CFD方法計(jì)算了模型船在不同進(jìn)速系數(shù)和舵角下的螺旋槳及舵的水動(dòng)力系數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果回歸從而得到了考慮螺旋槳影響的舵力模型。

在當(dāng)前模型中，船體尾流對(duì)螺旋槳的影響簡(jiǎn)化為均勻來(lái)流的影響，且斜流的影響是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)方法改變有效舵角來(lái)計(jì)及的。此外，由于螺旋槳側(cè)向力可能導(dǎo)致雙槳雙舵船舶左舷和右舷整流效應(yīng)的不對(duì)稱(chēng)，因此后續(xù)研究中還應(yīng)考慮操縱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中螺旋槳側(cè)向力的影響。由于頻繁的轉(zhuǎn)舵操作會(huì)使船后流場(chǎng)復(fù)雜化，因此本文的簡(jiǎn)化處理對(duì)Z形實(shí)驗(yàn)的影響較回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)更大，后續(xù)可考慮船-槳-舵耦合的CFD計(jì)算以提高建模精度。

科考船多波束導(dǎo)流罩線型CFD分析方法與試驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 船舶工程, 2015, 37(4): 9-11. Zhang Ya, Ge Tong, Wu Gang.

如何制造船舶電池組和電動(dòng)螺旋槳電機(jī)的詳細(xì)教程？了解如何優(yōu)化電動(dòng)船舶設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)陌踩６龋褂萌叽绶抡鏈y(cè)試其在各種海況下的性能，并獲得對(duì)整個(gè)電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)全新的洞察力？使用CFD模型進(jìn)行虛擬海試，弄清這艘船將如何在波浪中運(yùn)行？

為了進(jìn)一步提高性能，CFD 模擬還可以用于分析不同的螺旋槳設(shè)計(jì) - 它們的形狀和位置。 船型優(yōu)化的計(jì)算分析 用于分析流體-結(jié)構(gòu)相互作用的船體形式模擬 CFD 求解器（如 Fidelity 和 Fidelity Pointwise）支持虛擬設(shè)計(jì)和優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)，但假設(shè)是真實(shí)世界的操作環(huán)境。

自推進(jìn)測(cè)試：與開(kāi)放水域螺旋槳分析不同，這里螺旋槳的效率取決于船的速度。當(dāng)螺旋槳放置在船后時(shí)，螺旋槳的行為會(huì)略有變化（與開(kāi)放水域螺旋槳測(cè)試獲得的結(jié)果相比）。測(cè)試時(shí)，模型船內(nèi)部安裝測(cè)功機(jī)和電機(jī)，并以固定速度拖入水箱。經(jīng)過(guò)一個(gè)點(diǎn)后，拖車(chē)就不再有阻力，這個(gè)無(wú)阻力中性點(diǎn)有助于計(jì)算螺旋槳效率。

計(jì)算時(shí)采用實(shí)船數(shù)據(jù)，因?yàn)槭褂每s小版模型不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)湍流，而湍流對(duì)最佳縱傾角度有很大的影響。局部再循環(huán)和水流剝離會(huì)導(dǎo)致模型和實(shí)船的預(yù)測(cè)力出現(xiàn)差異，因?yàn)橹溥@些現(xiàn)象的雷諾數(shù)不能在幾何比例中得到保留。與不包括湍流效應(yīng)的潛在數(shù)據(jù)相比，壁面粗糙度（污垢）的阻力增加效應(yīng)也可以納入 CFD 分析中。因此，對(duì)于船舶在整個(gè)生命周期內(nèi)的阻力，CFD 可以提供更真實(shí)的數(shù)據(jù)。

此外，考慮到目前CFD等水動(dòng)力計(jì)算軟件在新船開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，本文還介紹了目前美國(guó)海軍正在開(kāi)發(fā)的部分水動(dòng)力軟件以及在高速運(yùn)輸艦項(xiàng)目上的軟件應(yīng)用。

計(jì)算時(shí)采用實(shí)船數(shù)據(jù)，因?yàn)槭褂每s小版模型不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)湍流，而湍流對(duì)最佳縱傾角度有很大的影響。局部再循環(huán)和水流剝離會(huì)導(dǎo)致模型和實(shí)船的預(yù)測(cè)力出現(xiàn)差異，因?yàn)橹溥@些現(xiàn)象的雷諾數(shù)不能在幾何比例中得到保留。與不包括湍流效應(yīng)的潛在數(shù)據(jù)相比，壁面粗糙度（污垢）的阻力增加效應(yīng)也可以納入 CFD 分析中。因此，對(duì)于船舶在整個(gè)生命周期內(nèi)的阻力，CFD 可以提供更真實(shí)的數(shù)據(jù)。

CAE軟件廣泛地應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)過(guò)程中，基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件的“數(shù)字水池”在前期線型優(yōu)化過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。進(jìn)入21世紀(jì)后，世界造船業(yè)數(shù)字化進(jìn)程加快，并具有了新的內(nèi)涵。21世紀(jì)初，韓國(guó)船廠意識(shí)到，要進(jìn)一步提高船廠的核心競(jìng)爭(zhēng)力，單靠設(shè)計(jì)軟件和建造設(shè)施的要素投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須提高企業(yè)資源計(jì)劃的信息化水平。

用戶案例 通過(guò) CFD 模擬和模型試驗(yàn)評(píng)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(kāi)發(fā)，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(jì)算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進(jìn)行的。使用 Fidelity Hexpress 對(duì)容器的幾何形狀進(jìn)行網(wǎng)格化。

由于渦流脫落而在壓電材料中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力可用于產(chǎn)生電力，可在船上使用。 穩(wěn)定性和適航性：由于洶涌的波浪，船舶會(huì)經(jīng)歷明顯的顛簸或搖擺，從而難以保持航向并引起乘客不適。減輕這種情況的一種方法是利用渦流脫落來(lái)引起受控振動(dòng)。添加鰭狀結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生可控振動(dòng)的渦流，因此船舶和波浪可以平滑地相互作用，從而提高穩(wěn)定性和耐波性。

圖16 船體近場(chǎng)流線為了驗(yàn)證PERA SIM Fluid計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用成熟商用CFD軟件、相同的工況條件進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算。1）開(kāi)始階段圖17 船首和船尾自由液面分布對(duì)比船首和船尾水相體積分?jǐn)?shù)分布，可以看到PERA SIM Fluid對(duì)液面的捕捉具有較高的精度。

關(guān)于該項(xiàng)目該項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注云中 KRISO 集裝箱船 (KCS) 的裸體阻力計(jì)算。KRISO 集裝箱船是一種標(biāo)準(zhǔn)船體形式，經(jīng)常用作海洋工業(yè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 研究的基準(zhǔn)案例。基本的船體形狀參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以在已發(fā)表的文獻(xiàn)中找到。過(guò)程和基準(zhǔn)結(jié)果模擬被設(shè)置為穩(wěn)態(tài)解，固定在縱傾和升沉以復(fù)制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件。半模型網(wǎng)格包含 160 萬(wàn)個(gè)單元格。

伍蓉暉等[4]采用基于NAPA和CFD軟件（傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑┮约盎贑AESES和CFD軟件（先進(jìn)數(shù)值評(píng)估模式）的一體化優(yōu)化模式對(duì)2800TEU集裝箱船阻力性能進(jìn)行了優(yōu)化。程宣愷等[5]通過(guò)數(shù)值模擬方法分析了巡邏艦的首部線型、尾楔形狀以及軸支架布置對(duì)船體阻力及伴流的影響。陳京普等[6]通過(guò)CFD模擬開(kāi)展了客滾船附體優(yōu)化布置研究，考察了螺旋槳旋向?qū)ζ涫盏焦β实挠绊憽?/div>