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在每個(gè)模擬的最后階段，自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化與船體附近的自由表面標(biāo)準(zhǔn)一起使用，以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。最終的網(wǎng)格由大約 5 到 750 萬個(gè)單元組成。在模擬中，推進(jìn)力被建模為作用在噴水器動(dòng)作中心的力。空氣阻力被建模為施加在正面投影區(qū)域中心的力。 55 節(jié)時(shí)的波型（左）、不同船體站的船首波浪剖面以及 55 節(jié)時(shí)船體上的流體動(dòng)力壓力（右）。模型測(cè)試船體模型由涂有油漆的泡沫和木材制成。

執(zhí)行各種分析，其中包括完整性和破損穩(wěn)定性、動(dòng)力和阻力計(jì)算、船體運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。為海洋船舶建模通過使用向?qū)Ш徒换ナ讲輬D工具，為任何類型的船舶創(chuàng)建復(fù)雜的三維船體外型。借助易于使用的工具對(duì)模型做出經(jīng)測(cè)量的更改，系統(tǒng)地探索設(shè)計(jì)備選方案。應(yīng)用轉(zhuǎn)換，提高初始船體設(shè)計(jì)過程的生產(chǎn)率。

對(duì)于個(gè)人研究者來說，要進(jìn)行實(shí)船水下爆炸研究存在著巨大的困難，因此一種普遍的做法是采用簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。在正式進(jìn)行水下爆炸實(shí)驗(yàn)之前，通過模態(tài)分析的方法來考察所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)的合理性具有重要意義。

2模型建立為全面評(píng)估非對(duì)稱因素對(duì)船體梁振動(dòng)性能的影響，本文分別建立了對(duì)稱船體梁模型和非對(duì)稱船體梁模型。兩者在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)上均采用相同的橫截面尺寸和基本幾何形狀，但在局部結(jié)構(gòu)布置上存在明顯差異，以體現(xiàn)非對(duì)稱設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。具體模型參數(shù)如下：· 船體梁基本尺寸：寬 14 m，高 10 m，梁長(zhǎng) 100 m。· 隔板布置：底部隔板距船體梁底部 3 m；上層隔板距頂部甲板 3 m。

其次，當(dāng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于水的粘性，在船體周圍形成邊界層，從而使船體運(yùn)動(dòng)過程中受到粘性切應(yīng)力作用，亦即船體表面產(chǎn)生了摩擦力，它在運(yùn)動(dòng)方向的合力便是船體摩擦阻力。另外，在船體曲度驟變處，特別是較豐滿船的尾部，常會(huì)產(chǎn)生漩渦。產(chǎn)生漩渦的根本原因也是水具有粘性，漩渦處的水壓力下降，從而改變了沿船體表面的壓力分布情況。這種由粘性引起船體前后壓力不平衡而產(chǎn)生的阻力稱為粘壓阻力。

使用 Ansys Fluent 執(zhí)行船體在逆海波浪中移動(dòng)的升沉和縱搖仿真示例。流體體積或 VOF 模型用于求解此明渠流動(dòng)示例。在此示例中，使用明渠波浪邊界條件生成淺層波浪，而使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格對(duì) wigley 船體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模。使用用戶定義函數(shù) (UDF) 將運(yùn)動(dòng)限制為 4 個(gè)自由度 (DOF)。為了避免出口處的數(shù)值反射（非物理結(jié)果/波浪反射），使用了數(shù)值海灘選項(xiàng)。

用于船型優(yōu)化的船舶模型 與水接觸的船舶或海船的主體是船體。它的作用是覆蓋和保護(hù)船舶的內(nèi)部空間、機(jī)械和部件，但這并不是它的全部作用。它還用于提供結(jié)構(gòu)支撐，減少阻力和振動(dòng)，并確保船舶的浮力和穩(wěn)定性。 然而，船體周圍的流體流動(dòng)行為會(huì)顯著影響船體功能的實(shí)現(xiàn)方式。船舶工程師需要研究不同的船體形式選項(xiàng)或船體形式優(yōu)化程序，以滿足不同海洋條件下所需的性能規(guī)格。

圖5 能量變化曲線 通過設(shè)置不同的船體初速度，計(jì)算安裝了橡膠及復(fù)合材料護(hù)舷的船體結(jié)構(gòu)達(dá)到許用應(yīng)力時(shí)的極限動(dòng)能。可以看出，在船體結(jié)構(gòu)達(dá)到許用強(qiáng)度時(shí)，復(fù)合材料較橡膠護(hù)舷的吸能量增大了41.5%，吸能比例增大了7.21%，從而能在碰撞場(chǎng)景相似的情況下，使船體的極限碰撞動(dòng)能增大了30%，并可有效降低船體總質(zhì)量。

下面是一些在船舶行業(yè)中使用 Star-CCM+ 的應(yīng)用和案例：1.海水動(dòng)力學(xué)分析Star-CCM+ 可以對(duì)船體在不同運(yùn)行條件下的流場(chǎng)進(jìn)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(shè)計(jì)師了解船體在正常運(yùn)行、航行中和靠泊中的流體行為，幫助改進(jìn)船體形狀和船體部件（如螺旋槳、推進(jìn)器等）的設(shè)計(jì)。

本技術(shù)采用船體結(jié)構(gòu)鋼材非線性彈塑性和冰載荷作用非線性仿真分析，評(píng)估船體結(jié)構(gòu)在極限載荷下的變形及極限承載能力，得出在冰載荷作用下結(jié)構(gòu)超過彈性階段進(jìn)入塑性階段后的船體結(jié)構(gòu)的各重要物理性能指標(biāo)。

二、船體的骨架型式 船體是由鋼板和骨架組成的長(zhǎng)箱形結(jié)構(gòu)。

從圖7所示可見，船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定程度的塑性變形，此變形與內(nèi)凹變形非常相似。從圖8所示可見，在爆炸的瞬間，沖擊波瞬間達(dá)到船體，從而對(duì)船體產(chǎn)生毀傷。

Ultrasonic 船用超聲波防污清潔設(shè)備優(yōu)勢(shì):更好的船體性能節(jié)省燃料減少升降作業(yè),中期磨砂和船體重新噴漆成本效益Ultrasonic 船用超聲波防污清潔船體材料類型？該系統(tǒng)適用于厚度不超過 70 毫米的所有 GRP（玻璃增強(qiáng)塑料）、鋼質(zhì)和鋁質(zhì)船體。該系統(tǒng)在木船體上無效，因?yàn)樗枰獩]有接頭等的堅(jiān)固基材才能使聲音在整個(gè)船體中產(chǎn)生共鳴。

FFD是一種網(wǎng)格自由變形方法，其基本原理是通過創(chuàng)建一個(gè)控制體，將控制體定位到需要變形的船體曲面位置，調(diào)整控制體范圍將船體曲面包含其中，在控制體內(nèi)部劃分一定數(shù)量的控制點(diǎn)，建立控制點(diǎn)坐標(biāo)和船體曲面上點(diǎn)坐標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系，以部分控制點(diǎn)坐標(biāo)的變化映射船體曲面上點(diǎn)坐標(biāo)的變化，實(shí)現(xiàn)船體曲面的變形，變形效果如圖3所示。

船體2D制圖可以基于3D結(jié)構(gòu)模型輕松地完成各種布置圖; 外板展開可以根據(jù)初步設(shè)計(jì)來生成船體外板; 基于曲面的船體線型可以導(dǎo)入到CADMATIC; 多樣化接口可以將模型導(dǎo)出至其他CAD/CAM軟件系統(tǒng).

技術(shù)背景 船體型線設(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要內(nèi)容，對(duì)船舶的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性有重大影響。傳統(tǒng)的船型設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了手工設(shè)計(jì)、CAD輔助設(shè)計(jì)和CAD輔助設(shè)計(jì)+CFD技術(shù)評(píng)估的發(fā)展過程，但傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的自動(dòng)化和智能化程度不高。借助于智能的一體化設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)，以性能參數(shù)為目標(biāo)，能夠有效快速尋找“最優(yōu)”設(shè)計(jì)方案。 問題與挑戰(zhàn) 1. CAD輔助設(shè)計(jì)的船型設(shè)計(jì)方法嚴(yán)重依賴設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且需要多輪水池試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，人力物力成本較高； 2. 引入CFD進(jìn)行設(shè)計(jì)方案評(píng)估能夠節(jié)省一定的人力物力成本，但是單次評(píng)估時(shí)間較長(zhǎng)，并且自動(dòng)化程度較低； 3. 用代理模型替換CFD，基于代理模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案能夠大大縮短設(shè)計(jì)周期，但是代理模型的精度影響著設(shè)計(jì)方案的最終效果。 解決方案 由于傳統(tǒng)船型設(shè)計(jì)方法的自動(dòng)化和智能化程度較低且評(píng)估時(shí)間較長(zhǎng)，因此利用一體化的設(shè)計(jì)平臺(tái)，并且采用基于代理模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以提高設(shè)計(jì)方案的自動(dòng)化、智能化程度。同時(shí)為了提高代理模型精度，綜合采用HDDV高維可視化、HierarchicalStratify分層分類、ROD異常點(diǎn)清理以及AIAgent智能訓(xùn)練算法等多種核心技術(shù)用以輔助船體型線的智能化設(shè)計(jì)，目前這些核心技術(shù)已經(jīng)集成在天洑自研的數(shù)據(jù)建模軟件平臺(tái)DTEmpower之中。 圖1 船型智能優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案 1. 借助于參數(shù)化建模工具提取母型的幾何特征，并利用CFD仿真工具得到用于數(shù)據(jù)建模的仿真數(shù)據(jù)集； 2. 考慮到CFD工具的運(yùn)行速度限制導(dǎo)致生成的數(shù)據(jù)集規(guī)模通常較小，這會(huì)影響數(shù)據(jù)模型的精度。因此提出了一系列的提升方案，包括DTEmpower中集成的 HDDV高維可視化 、 HierarchicalStratify分層分類 、 ROD異常點(diǎn)清理 以及 AIAgent智能訓(xùn)練算法 等關(guān)鍵技術(shù)，用以提升代理模型精度 ； 3. 在相關(guān)船型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集上的建模結(jié)果表明，AIAgent智能訓(xùn)練算法相較于常見的開源算法具有顯著優(yōu)勢(shì)，可使模型的R2指標(biāo)從常見算法的83%提高到94%； 4. 用代理模型替換CFD仿真工具可使單個(gè)算例的評(píng)估時(shí)長(zhǎng)由小時(shí)級(jí)別縮短到秒級(jí)，這為基于大量算例的智能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。并且借助于一體化的設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)船型設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和智能化。 應(yīng)用價(jià)值 縮短船型設(shè)計(jì)的周期，提高設(shè)計(jì)效率 通過基于代理模型優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)評(píng)估優(yōu)化上萬種設(shè)計(jì)方案，并且通過智能優(yōu)化算法能夠找到較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 節(jié)約船型設(shè)計(jì)成本 傳統(tǒng)的船型設(shè)計(jì)方法需要依賴設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并且需要多輪的水池試驗(yàn)進(jìn)行方案驗(yàn)證，全流程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠在較短時(shí)間內(nèi)找到相對(duì)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，并減少水池試驗(yàn)次數(shù)。這節(jié)省了船型設(shè)計(jì)過程中的人力和物力成本。 圖2 基于代理模型優(yōu)化的船型設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì) 相關(guān)案例 圖3 智能優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái) 如對(duì)完整實(shí)施方案或相關(guān)軟件感興趣，可以 聯(lián)系我們 或申請(qǐng) 軟件試用 。 --------------The end-------------- 您可能感興趣的文章 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦（1）- 電廠脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化控制 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦（2） - 燃料電池?zé)峁芾砜焖僭u(píng)估 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦（3）- 風(fēng)力機(jī)輪轂強(qiáng)度快速評(píng)估 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦（4） - 用戶用電量時(shí)序預(yù)測(cè) 【技術(shù)】天洑數(shù)據(jù)建模實(shí)施案例集錦（5） - 變壓器繞組溫度預(yù)警 天洑最新動(dòng)態(tài) 1. 如果你夠?qū)嵙Γ孕艑懗鲞壿嬊逦母韶浳模裟芗狱c(diǎn)小幽默則風(fēng)味更佳，快加入我們的寫手行列吧，葉輪機(jī)械、汽車、航空航天、船舶海事等行業(yè)技術(shù)文章、軟件開發(fā)類文章、人工智能新技術(shù)、碼農(nóng)日常均可。我們的投稿郵箱：info@njtf.cn，投稿時(shí)郵件標(biāo)題請(qǐng)寫為“天洑投稿+文章題目+你的筆名+你的微信號(hào)”。 2.天洑招聘崗位如下：C++軟件開發(fā)工程師；求解器算法工程師；數(shù)字孿生算法工程師；CFD 開發(fā)工程師；有限元開發(fā)工程師；CFD仿真分析工程師；AI算法工程師；網(wǎng)格算法工程師等。崗位具體要求請(qǐng)點(diǎn)擊天洑軟件2022年人才招聘信息，應(yīng)聘人員請(qǐng)將簡(jiǎn)歷投至info@njtf.cn郵箱。 3.天洑誠招代理商，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊【招聘】天洑軟件誠招銷售代理商。

19.可視化結(jié)果2.0s后船體上的壓力分布被繪制在標(biāo)量場(chǎng)景中。1. 右鍵單擊場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)，然后從彈出菜單中選擇新建場(chǎng)景 > 標(biāo)量。2. 將標(biāo)量場(chǎng)景2節(jié)點(diǎn)重命名為 Hull Pressure(船體壓力)3. 選擇場(chǎng)景 > Hull Pressure(船體壓力) > 輪廓 1 節(jié)點(diǎn)，然后停用輪廓。所有可見的輪廓均從船體壓力屏幕中刪除。4.