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本文以韓國船舶與海洋工程研究所的集裝箱船（KRISO container ship, KCS）為研究對象，采用CAESES軟件構建原始船型的參數化模型，以CFD數值計算得到的總阻力系數為優化目標，分別采用CAESES內置的傳統優化算法和自研的Silverbullet優化算法對原始船型的阻力性能進行優化對比。

表9 拖速1 kn、波高5 m、風速20.6 m/s時的拖航阻力對比表 如表9所示，CCS考慮波浪算法與水動力學算法的結果比較接近，考慮了波浪阻力的影響，比中國船級社《海上拖航指南(2011)》的算法要更完善、客觀.因此選取CCS考慮波浪算法為拖航阻力的校核算法.4 拖航安全系數優選中華人民共和國船舶檢驗局《海上拖航法定檢驗技術規則(1999)》和中國船級社《海上拖航指南

Motions 7可以幫助設計人員快速準確地評估船舶的附加阻力和fw(氣象因子)。

本研究的重點研究對象是船舶阻力，在浮冰海況下該阻力可分為靜水阻力和碰撞阻力： 靜水阻力由壓力和粘性阻力兩部分組成，可直接從CFD模擬中導出； 碰撞阻力需要進行后處理，采用沖量平均的方法，即記錄下一定時間內每個單體碰撞的沖量的總和，再對總沖量進行這段時間內的沖力計算，得出的平均沖力大小即為平均碰撞力。

用戶案例 通過 CFD 模擬和模型試驗評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開發，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 模擬計算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進行的。使用 Fidelity Hexpress 對容器的幾何形狀進行網格化。

關鍵詞：船舶，VOF，CFD，PERA SIM Fluid點擊下方視頻，查看精彩案例演示 引言：船舶在航行過程中會受到流體（水和空氣）阻止它前進的力，這種與船體運動相反的作用力稱為船的阻力，為了使船舶保持一定的航速，必須對船舶提供推力以克服所受的阻力。

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。

即使航行速度和吃水保持不變，船舶的阻力也會發生變化，這取決于縱傾角度。

MOTIONS模塊是SHIPFLOW軟件自6.0版本添加的船舶運動分析專用模塊，可用于計算船舶在規則波和不規則波中的運動和附加阻力，也包括在靜水中的阻力、升沉和縱搖。

即使航行速度和吃水保持不變，船舶的阻力也會發生變化，這取決于縱傾角度。

考慮在固定航速和吃水下情況下，對KCS船阻力進行優化，優化結果需要滿足排水體積和浮心總想位置兩條約束條件。 操作流程 KCS船采用CAESES軟件提供參數化模型，采用SHIPFLOW軟件計算船舶阻力。

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。

何濤等[5]使用基于葉素理論的改進體積力法，對KCS船開展了回轉運動仿真，所得精度令人滿意。吳召華等[2]使用體積力分布模型，對KCS船進行了回轉運動數值模擬。吳浩等[6]應用描述型體積力法開展了船舶自航數值研究，探究了虛擬槳的進流盤半徑和偏移量對自由自航的影響。目前，應用得最普遍的描述型體積力法是以Goldstein最佳環量分布為分布模型。

表6 拖纜最大張力和拖纜端頭傾斜角變動范圍計算結果由表6中的拖纜最大張力計算結果可知，動態工況下拖航速度越小，纜索最大張力不一定越小，因為航速小，纜索的水流阻力小，初始靜張力較小。未張緊的纜索在船舶波動過程中更易發生波動，大幅度的波動導致纜索張力隨時間的變化較為劇烈，如同結構的共振現象，船舶波動也會激起拖纜發生大的振蕩。

需要評估的第一項屬性就是提議渡輪設計的阻力和功率特性。只有工程師獲得有關設計的可靠且準確的流體動力學和阻力屬性信息之后，他們才能對電動發動機和電池組進行正確的選型。在我們的案例研究中，工程師使用高保真度計算流體力學 (CFD) 仿真軟件根據當前幾何體計算功率分布圖，如圖2所示。CFD 模板可供用戶迅速以高準確度進行全尺寸船型分析。此仿真僅需輸入幾何體、目標速度、對應最大位移的草圖。

型線優化可以降低船舶阻力、降低動力需求以獲得更好的整體效能。對于已經服役的單要素設計船舶，修改船舶整體線型是不經濟的，可以對球鼻艏進行局部優化。因為興波阻力與船首形狀以及不同速度下的吃水深度有關。

目前基于CFD構建的數值水池模型已經可以對船舶的興波阻力、運動響應、甲板上浪等現象進行初步的模擬與研究。采用CFD對高速航行的船舶阻力性能進行綜合型研究，計入興波非線性、流體黏性、船體自身運動等諸多因素的影響，已經具備的初步可行性與實際價值。船舶CFD技術的長遠目標，是代替船模試驗，為船舶水動力性能設計提供一個較大范圍雷諾數的數值模擬工具。

在本文中，我們將了解用于船體形狀優化的計算流體動力學 (CFD) 方法如何能夠提高船舶的水動力性能。 精心設計的船體的重要性 船體是關鍵部件，其設計直接關系到船舶的性能、效率和安全。

目前基于CFD構建的數值水池模型已經可以對船舶的興波阻力、運動響應、甲板上浪等現象進行初步的模擬與研究。采用CFD對高速航行的船舶阻力性能進行綜合型研究，計入興波非線性、流體黏性、船體自身運動等諸多因素的影響，已經具備的初步可行性與實際價值。船舶CFD技術的長遠目標，是代替船模試驗，為船舶水動力性能設計提供一個較大范圍雷諾數的數值模擬工具。