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即使航行速度和吃水保持不變，船舶的阻力也會(huì)發(fā)生變化，這取決于縱傾角度。

即使航行速度和吃水保持不變，船舶的阻力也會(huì)發(fā)生變化，這取決于縱傾角度。

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。

表9 拖速1 kn、波高5 m、風(fēng)速20.6 m/s時(shí)的拖航阻力對(duì)比表 如表9所示，CCS考慮波浪算法與水動(dòng)力學(xué)算法的結(jié)果比較接近，考慮了波浪阻力的影響，比中國(guó)船級(jí)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(shù)優(yōu)選中華人民共和國(guó)船舶檢驗(yàn)局《海上拖航法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(1999)》和中國(guó)船級(jí)社《海上拖航指南

2.流阻分析與減阻優(yōu)化通過(guò)在 Star-CCM+ 中模擬船體在不同速度下的流場(chǎng)，可以評(píng)估船體的阻力和阻力分布。這有助于設(shè)計(jì)師找到減少阻力的優(yōu)化方案，從而提高船舶的燃油效率和船速性能。3.起泡現(xiàn)象研究Star-CCM+ 可以模擬船舶在高速航行時(shí)的起泡現(xiàn)象，特別是泡沫阻尼對(duì)船舶性能的影響。這種現(xiàn)象在高速船和水下船體的設(shè)計(jì)中十分重要，因?yàn)樗梢詼p少阻力、提高船體穩(wěn)定性和減小噪音。

汽車(chē)/高速列車(chē) Fidelity針對(duì)前處理和仿真求解方面的核心技術(shù)和差異性優(yōu)勢(shì) Fidelity的驗(yàn)證算例、客戶應(yīng)用以及專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用的研發(fā)計(jì)劃 Pointwise在高速列車(chē)外流場(chǎng)分析中，展示不同網(wǎng)格劃分方案對(duì)計(jì)算精度的影響船舶 從專(zhuān)門(mén)的船舶海洋工程水動(dòng)力網(wǎng)格制作技術(shù)到船舶的阻力、耐波性、操縱性、推進(jìn)器 風(fēng)場(chǎng)的快速高精度數(shù)值預(yù)報(bào)功能方案

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(duì)整個(gè)求解過(guò)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(chǎng)、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(shì)流計(jì)算器，可以計(jì)算船體周?chē)鲌?chǎng)的波浪阻力等特性（勢(shì)流面元方法、線性或非線性自由液面邊界條件

目前基于CFD構(gòu)建的數(shù)值水池模型已經(jīng)可以對(duì)船舶的興波阻力、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、甲板上浪等現(xiàn)象進(jìn)行初步的模擬與研究。采用CFD對(duì)高速航行的船舶阻力性能進(jìn)行綜合型研究，計(jì)入興波非線性、流體黏性、船體自身運(yùn)動(dòng)等諸多因素的影響，已經(jīng)具備的初步可行性與實(shí)際價(jià)值。船舶CFD技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，是代替船模試驗(yàn)，為船舶水動(dòng)力性能設(shè)計(jì)提供一個(gè)較大范圍雷諾數(shù)的數(shù)值模擬工具。

表6 拖纜最大張力和拖纜端頭傾斜角變動(dòng)范圍計(jì)算結(jié)果由表6中的拖纜最大張力計(jì)算結(jié)果可知，動(dòng)態(tài)工況下拖航速度越小，纜索最大張力不一定越小，因?yàn)楹剿傩。|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(dòng)過(guò)程中更易發(fā)生波動(dòng)，大幅度的波動(dòng)導(dǎo)致纜索張力隨時(shí)間的變化較為劇烈，如同結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象，船舶波動(dòng)也會(huì)激起拖纜發(fā)生大的振蕩。

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關(guān)鍵詞：船舶，VOF，CFD，PERA SIM Fluid點(diǎn)擊下方視頻，查看精彩案例演示 引言：船舶在航行過(guò)程中會(huì)受到流體（水和空氣）阻止它前進(jìn)的力，這種與船體運(yùn)動(dòng)相反的作用力稱(chēng)為船的阻力，為了使船舶保持一定的航速，必須對(duì)船舶提供推力以克服所受的阻力。

船型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化以后，利用CFD數(shù)值模擬方法快速預(yù)報(bào)船型的水動(dòng)力性能已成為船舶型線優(yōu)化設(shè)計(jì)的常規(guī)技術(shù)手段。在此基礎(chǔ)上，以數(shù)值計(jì)算得到的水動(dòng)力性能為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)算法對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行探索，最終獲得滿足約束條件的最優(yōu)船型方案。謝玲玲等[3]通過(guò)建立多航速優(yōu)化模型，對(duì)某高速客船首部興波阻力進(jìn)行了優(yōu)化。

型線優(yōu)化可以降低船舶阻力、降低動(dòng)力需求以獲得更好的整體效能。對(duì)于已經(jīng)服役的單要素設(shè)計(jì)船舶，修改船舶整體線型是不經(jīng)濟(jì)的，可以對(duì)球鼻艏進(jìn)行局部?jī)?yōu)化。因?yàn)榕d波阻力與船首形狀以及不同速度下的吃水深度有關(guān)。

船舶設(shè)計(jì)者和建造者可以使用最具成本效益的解決方案來(lái)遵守這些法規(guī)。從技術(shù)角度來(lái)看，這可以轉(zhuǎn)化為需要更高效和準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方法，以便能夠在設(shè)計(jì)階段的早期預(yù)測(cè)預(yù)期的船舶性能。準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)可以避免事后昂貴的改造解決方案。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 軟件在預(yù)測(cè)和優(yōu)化船舶性能方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

需要評(píng)估的第一項(xiàng)屬性就是提議渡輪設(shè)計(jì)的阻力和功率特性。只有工程師獲得有關(guān)設(shè)計(jì)的可靠且準(zhǔn)確的流體動(dòng)力學(xué)和阻力屬性信息之后，他們才能對(duì)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電池組進(jìn)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(jì)算流體力學(xué) (CFD) 仿真軟件根據(jù)當(dāng)前幾何體計(jì)算功率分布圖，如圖2所示。CFD 模板可供用戶迅速以高準(zhǔn)確度進(jìn)行全尺寸船型分析。此仿真僅需輸入幾何體、目標(biāo)速度、對(duì)應(yīng)最大位移的草圖。

船舶水動(dòng)力計(jì)算方法快速發(fā)展，包括建模、數(shù)值方法、高性能計(jì)算方法，這些計(jì)算方法的應(yīng)用模型包括水動(dòng)力、氣流和兩相流體求解器、紊流模型、界面模型、運(yùn)動(dòng)求解器、推進(jìn)模型、海況或波浪模型等。水動(dòng)力計(jì)算技術(shù)和方法的充分結(jié)合，促進(jìn)了船舶水動(dòng)力學(xué)在實(shí)船上的應(yīng)用。

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