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要指定質(zhì)心的坐標(biāo)系，選擇船 > 初始值 > 質(zhì)心節(jié)點(diǎn)，然后將坐標(biāo)系設(shè)為基準(zhǔn)->船初始方向。雖然創(chuàng)建6自由度體時(shí)已配有自由運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)，但仍需要為體指定可以使用的移動(dòng)方式。在本例中，該體必須可以沿 Z 軸方向平移（升降），沿 Y 軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)（俯仰）。10.選擇 DFBI > 6 自由度體 > 船 > 自由運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，然后勾選Z軸向運(yùn)動(dòng)和Y 軸向旋轉(zhuǎn)屬性。

Star-CCM+在船舶行業(yè)的應(yīng)用 在船舶行業(yè)中，Star-CCM+ 是一款被廣泛應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化的計(jì)算流體力學(xué)軟件。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+ 可以對船體在不同運(yùn)行條件下的流場進(jìn)行模擬和分析，包括速度分布、壓力分布、湍流特性等。

當(dāng)4000<Re<10e05時(shí)，由雷諾數(shù)可得出沿程阻力系數(shù)的近似估算，也可由莫迪圖查出。 得管壓降Δp 管壓降Δp的STAR-CCM+計(jì)算值與使用公式計(jì)算得出的結(jié)果對比如下表所示。

STAR-CCM+雖然支持對二維網(wǎng)格模型的求解，但不支持導(dǎo)入二維幾何實(shí)體，也無法直接生成二維網(wǎng)格，但可以實(shí)現(xiàn)三維網(wǎng)格到二維網(wǎng)格的轉(zhuǎn)換。本算例利用STAR-CCM+三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成二維網(wǎng)格的功能，現(xiàn)在STAR-CCM+中生成三維的翼型繞流網(wǎng)格，再將該三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成二維網(wǎng)格，最后利用二維網(wǎng)格進(jìn)行求解。

（8）阻尼波反射；在流動(dòng)阻力模擬時(shí)發(fā)生波反射。波反射有兩個(gè)來源：一是來自邊界的波反射，二是由于突兀的網(wǎng)格過渡造成的波反射，為了避免這些波反射與真正的波場相互作用，從而導(dǎo)致結(jié)果無效。STAR-CCM+提供了 VOF 波阻尼功能。

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）。模型測試船體模型由涂有油漆的泡沫和木材制成。它具有符合 1:16 線性比例的流體動(dòng)力學(xué)光滑表面光潔度。在湍流刺激下，從船首到第 17 站，細(xì)沙粒沿著龍骨粘在船體上。阻力測試是使用 MARINTEK 的高速鉆機(jī)拖曳的模型進(jìn)行的，包括阻力、縱傾和下沉測量。

船體周圍的流動(dòng)情況是相當(dāng)復(fù)雜的，但主要有以下三種現(xiàn)象：首先，船體在運(yùn)動(dòng)過程中興起波浪，由于波浪的產(chǎn)生，改變了船體表面的壓力分布情況。船首的波峰使首部壓力增加，而船尾的波谷使尾部壓力降低，于是產(chǎn)生首尾流動(dòng)壓力差。這種由興波引起的壓力分布的改變所產(chǎn)生的阻力稱為興波阻力。

（8）阻尼波反射；在流動(dòng)阻力模擬時(shí)發(fā)生波反射。波反射有兩個(gè)來源：一是來自邊界的波反射，二是由于突兀的網(wǎng)格過渡造成的波反射，為了避免這些波反射與真正的波場相互作用，從而導(dǎo)致結(jié)果無效。STAR-CCM+提供了 VOF 波阻尼功能。

自推進(jìn)測試：與開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（與開放水域螺旋槳測試獲得的結(jié)果相比）。測試時(shí)，模型船內(nèi)部安裝測功機(jī)和電機(jī)，并以固定速度拖入水箱。經(jīng)過一個(gè)點(diǎn)后，拖車就不再有阻力，這個(gè)無阻力中性點(diǎn)有助于計(jì)算螺旋槳效率。

技術(shù)特色 具備高度可擴(kuò)展性，提供了豐富的參數(shù)設(shè)置和接口，方便用戶對整個(gè)求解過程進(jìn)行控制，并自動(dòng)生成報(bào)告方便用戶分析：1、STL幾何處理和清理接口2、自動(dòng)報(bào)告尾跡形態(tài)、壓力分布、尾跡流場、軸向速度云圖等3、MPI 并行計(jì)算4、遠(yuǎn)程計(jì)算接口 XPAN三維船體的非線性勢流計(jì)算器，可以計(jì)算船體周圍流場的波浪阻力等特性（勢流面元方法、線性或非線性自由液面邊界條件

計(jì)算流體力學(xué)和阻力特性 SIEMENS 提議的船體設(shè)計(jì)為首尾同型渡輪，如圖1所示。

計(jì)算域及網(wǎng)格劃分 勢流計(jì)算域取船首向前0.5Lpp，船尾向后1.1Lpp，船寬方向1.05Lpp，Lpp為船長。以medium的網(wǎng)格尺寸生成船體和自由液面網(wǎng)格，總的面網(wǎng)格數(shù)為6 723，計(jì)算域和所生成網(wǎng)格如圖5所示。

在當(dāng)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(jīng)驗(yàn)方法改變有效舵角來計(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)的不對稱，因此后續(xù)研究中還應(yīng)考慮操縱運(yùn)動(dòng)過程中螺旋槳側(cè)向力的影響。由于頻繁的轉(zhuǎn)舵操作會(huì)使船后流場復(fù)雜化，因此本文的簡化處理對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。

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 萬個(gè)單元格。

1.3 仿真模擬使用商業(yè)軟件STAR-CCM+進(jìn)行水側(cè)的壓降仿真。STAR-CCM+軟件是由CD-adapco公司開發(fā)的通用計(jì)算流體力學(xué)分析軟件，后被西門子公司收購。STAR-CCM+使用CD-adapco倡導(dǎo)的多面體網(wǎng)格，相比于原來的四面體網(wǎng)格，在保持相同計(jì)算精度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算性能約3～10倍的提高。

船舶污底使船體表面凹凸不平，大大地增加了航行阻力，使航行速度大大降低，進(jìn)而引起燃油消耗及其對應(yīng)的污染物排放的大大提高，并且生物代謝帶來的局部微酸性環(huán)境會(huì)加速船底鋼板的腐蝕，影響船舶的海水冷卻系統(tǒng)、測深儀、計(jì)程儀及聲納等的正常工作，危及船舶安全。 根據(jù)Michael P.

(2011)》規(guī)定，確定海上移動(dòng)平臺(tái)拖航所需最小拖帶力的環(huán)境條件為：風(fēng)速等于20 m/s(風(fēng)從船首或30°方向吹來), 船首水流速為0.5 m/s, 有義波高為5 m 的條件下，拖帶力至少應(yīng)能保持被拖物的航向.以此環(huán)境條件為基礎(chǔ)，按照前述所述方法計(jì)算可得到總拖航阻力(TPR).

用戶需要做的就是改變已定義的CAD參數(shù)（或更改CAD中的草圖、拉伸等參數(shù)），退出3D-CAD，劃分網(wǎng)格，運(yùn)行計(jì)算。這些參數(shù)也可以輸入到STAR-CCM+中的Design manager，自動(dòng)運(yùn)行并收集所需的數(shù)據(jù)，用于改變設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、掃描CAD參數(shù)等。安裝STAR-CCM+時(shí)都會(huì)附帶Design manager。 如果用戶要使用自己的幾何，請?zhí)健?.使用用戶自己的CAD”一節(jié)。