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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。

受不斷上漲的燃油成本以及日益嚴(yán)峻的各種排放限制的影響，船主不得不想方設(shè)法地減少船舶阻力并降低裝機(jī)功率。減少船舶摩擦阻力的其中一個(gè)方法就是使用空氣潤(rùn)滑系統(tǒng) (ALS)，這是一種在船體水下部分釋放氣泡的方法。閱讀我們的白皮書(shū)，詳細(xì)了解對(duì)于ALS 和船舶阻力的 CFD 研究。

【工程應(yīng)用】船舶阻力、螺旋槳敞水、船槳舵自航等【創(chuàng)新貢獻(xiàn)】自動(dòng)化計(jì)算流程（一鍵計(jì)算）+智能化計(jì)算參數(shù)優(yōu)化【算例文件】關(guān)注微信公眾號(hào)“云數(shù)仿真”進(jìn)行咨詢(xún)或聯(lián)系jianchen122004@126.com更多精彩內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注微信公眾號(hào)“云數(shù)仿真”...

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。

該方法假設(shè)總阻力可分為粘性阻力和剩余（由于渦度、興波和破波）阻力 CR。粘性阻力是通過(guò)將摩擦阻力 CF 乘以恒定形狀系數(shù) k0 來(lái)確定的，這對(duì)于模型和船舶是相同的。此外，假定模型和船舶的剩余電阻 CR 相同。將數(shù)值或?qū)嶒?yàn)結(jié)果換算成船舶總阻力RTs時(shí)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式考慮船體表面粗糙度的影響。結(jié)果以無(wú)量綱總船舶阻力 CT 的形式表示。

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。

作者Cadence CFD 解決方案 關(guān)鍵要點(diǎn) 船體是船舶或船舶與流體接觸的主要部分。 理想的船體形式可減少阻力，同時(shí)提高船舶在不同海洋條件下的速度、效率和機(jī)動(dòng)性。 CFD 模擬有助于運(yùn)行海洋結(jié)構(gòu)與流體之間相互作用的多次迭代，以確定作用的水動(dòng)力，直到找到理想的船體形狀優(yōu)化參數(shù)。

模型船及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖 01 模型框架 本文所提出的操縱運(yùn)動(dòng)模型在Liu 2017工作的基礎(chǔ)上，采用CFD方法對(duì)螺旋槳-舵的水動(dòng)力性能進(jìn)行了仿真，通過(guò)回歸分析得到了槳后舵升阻力系數(shù)的變化，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)方法建立了雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型

這種由粘性引起船體前后壓力不平衡而產(chǎn)生的阻力稱(chēng)為粘壓阻力。因此按產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類(lèi)，船體總阻力由興波阻力、摩擦阻力和粘壓阻力三者組成。圖1 船體阻力船舶阻力與造船工程實(shí)際密切聯(lián)系，對(duì)設(shè)計(jì)性能良好的船舶具有重要意義，采用CFD方法模擬船體周?chē)牧鲌?chǎng)，得出阻力數(shù)值和流場(chǎng)的流動(dòng)細(xì)節(jié)，能夠進(jìn)行實(shí)尺度模擬，省時(shí)省力。

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?xún)?yōu)勢(shì) Fidelity的驗(yàn)證算例、客戶(hù)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

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)。 鑒于結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性，CFD 還能將復(fù)雜流體力學(xué)問(wèn)題的詳細(xì)信息轉(zhuǎn)換為 3D 形式。工作流程幾乎可以完全自動(dòng)化，因?yàn)檐浖乃胁僮鞫伎梢杂媚_本編寫(xiě)。

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)。 鑒于結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性，CFD 還能將復(fù)雜流體力學(xué)問(wèn)題的詳細(xì)信息轉(zhuǎn)換為 3D 形式。工作流程幾乎可以完全自動(dòng)化，因?yàn)檐浖乃胁僮鞫伎梢杂媚_本編寫(xiě)。

模型船及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖 01 模型框架 本文所提出的操縱運(yùn)動(dòng)模型在Liu 2017工作的基礎(chǔ)上，采用CFD方法對(duì)螺旋槳-舵的水動(dòng)力性能進(jìn)行了仿真，通過(guò)回歸分析得到了槳后舵升阻力系數(shù)的變化，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)方法建立了雙槳雙舵內(nèi)河船舶的操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型

CFD 仿真允許工程師對(duì)船舶周?chē)牧黧w流動(dòng)進(jìn)行建模，以識(shí)別由于渦流脫落而導(dǎo)致的湍流或高阻力區(qū)域。這使得能夠識(shí)別修改策略，例如添加流動(dòng)改變裝置或改變結(jié)構(gòu)的幾何形狀。 CFD 模擬還有助于評(píng)估以下現(xiàn)象： 渦激振動(dòng) (VIV)：由于渦流脫落引起的振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞。

CFD 可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)空化并迅速用于多種設(shè)計(jì)研究。了解如何執(zhí)行準(zhǔn)確的空化仿真通過(guò) Simcenter STAR-CCM+ 之類(lèi) CFD 代碼中的通用空化模型，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)船舶推進(jìn)器的空化。本白皮書(shū)詳細(xì)探討運(yùn)行空化仿真過(guò)程中可能遇到的難題。了解如何評(píng)估以下對(duì)象：湍流模型柵格解析度推進(jìn)器幾何形狀尺度效應(yīng)對(duì)于空化仿真結(jié)果的影響。

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(hù)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。

03更專(zhuān)業(yè)的船舶水動(dòng)力解決方案及FineMarine新功能應(yīng)用主講：全面介紹了Cadence CFD更專(zhuān)業(yè)的船舶海洋工程水動(dòng)力解決方案，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)器以及風(fēng)場(chǎng)的快速高精度數(shù)值預(yù)報(bào)功能方案。

-3其中：Rf為摩擦阻力，Rb為剩余阻力，R2為風(fēng)阻力，A1為水下濕表面積，A2為迎流面積，V為拖速，δ為方形系數(shù)，Ai為受風(fēng)面積，Cs為受風(fēng)面積Ai的形狀系數(shù)；各個(gè)阻力的單位為kN.

2.2計(jì)算結(jié)果CFD計(jì)算得到的結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖6所示，實(shí)線是從計(jì)算的壓降點(diǎn)擬合得到的靜壓阻力曲線，其公式為式中，x為體積流量，L/min；dp為靜壓壓降，Pa。將CFD和試驗(yàn)結(jié)果在各個(gè)流量下進(jìn)行誤差對(duì)比，所得數(shù)據(jù)如表5所示。在10L/min時(shí)，CFD預(yù)測(cè)結(jié)果比試驗(yàn)值低了13%，流量越大差別越??；在40L/min時(shí)，CFD預(yù)測(cè)結(jié)果比試驗(yàn)值低了10.1%。