2023 年 3 月 28 日• 4 分钟阅读    

在此用户案例中，Marintek 使用 Fidelity Fine/Marine 和 Hexpress 对规划船体的阻力曲线进行预测，并根据模型测试案例对其进行验证。

参与团队

最终用户： Eloïse Croonenborghs，挪威特隆赫姆海事部门 MARINTEK 的研究科学家

团队专家：挪威特隆赫姆海事部门 MARINTEK 研究科学家 Sverre Anders Alterskjær

最终客户专家：  Canan TİRYAKİ，STM，土耳其安卡拉

软件提供商： NUMECA International SA

公司简介

挪威海洋技术研究所( MARINTEK ) 为全球市场进行海洋技术研发，主要是在海洋、石油和天然气领域以及海洋能源领域。MARINTEK 的主要办公室和实验室位于挪威特隆赫姆。他们的商业服务和研究活动战略一直是物理和数值建模方法的合理结合。船舶和螺旋桨性能的预测、设计优化过程、尾流分析以及推进器-船体相互作用的研究只是 CFD 应用于船舶流体动力学的几个例子。

STM于 1991 年根据国防工业执行委员会的法令成立，为土耳其武装部队 (TAF) 和国防工业副部长 (SSM) 提供系统工程、技术支持、项目管理、技术转让和后勤支持服务。此外，为国防系统开发软件技术，并建立/运营用于软件开发、维护或支持的国家软件中心。

用户案例 

通过 CFD 模拟和模型试验评估了一艘新巡逻船在平静水面条件下的总船舶阻力。船体形式由STM开发，其尺寸如下表：

CFD 模拟

船体的总阻力是使用不同速度下的 CFD 模拟计算得出的。这些模拟是在深水条件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸进行的。

使用 Fidelity Hexpress 对容器的几何形状进行网格化。指定垂直于船体表面的边界层网格达到 30 到 80 之间的 y+ 值。鉴于本研究中涵盖的弗劳德方案的多样性，为每个计算速度生成了新网格。在每个模拟的最后阶段，自适应网格细化与船体附近的自由表面标准一起使用，以提高结果的准确性。最终的网格由大约 5 到 750 万个单元组成。

在模拟中，推进力被建模为作用在喷水器动作中心的力。空气阻力被建模为施加在正面投影区域中心的力。

 55 节时的波型（左）、不同船体站的船首波浪剖面以及 55 节时船体上的流体动力压力（右）。

模型测试

船体模型由涂有油漆的泡沫和木材制成。它具有符合 1:16 线性比例的流体动力学光滑表面光洁度。在湍流刺激下，从船首到第 17 站，细沙粒沿着龙骨粘在船体上。

阻力测试是使用 MARINTEK 的高速钻机拖曳的模型进行的，包括阻力、纵倾和下沉测量。在测试设置中，模型可以自由起伏、横摇和纵倾，但在所有其他自由度上都是固定的。

空气阻力对吃水线以上投影面积的影响包含在基于船舶投影面积的预测中。

船体和波型的底部和透视图。

转换为总船舶阻力

使用形状因子方法将船体模型（数字或实验）转换为全尺寸船舶。该方法假设总阻力可分为粘性阻力和剩余（由于涡度、兴波和破波）阻力 CR。粘性阻力是通过将摩擦阻力 CF 乘以恒定形状系数 k0 来确定的，这对于模型和船舶是相同的。此外，假定模型和船舶的剩余电阻 CR 相同。

将数值或实验结果换算成船舶总阻力RTs时，通过经验公式考虑船体表面粗糙度的影响。结果以无量纲总船舶阻力 CT 的形式表示。

结果

下表比较了从模型试验方法和 CFD 方法获得的预测总船舶阻力。对于所有速度，结果一致在 0.7% 以内。水动力纵倾角在 0.5 度以内一致。这是一个令人满意的结果，因为纵倾测量没有针对比例效应进行校正，并且 CFD 网格可以围绕船体进一步细化，尽管本研究不需要这样做。

模型试验结果和 CFD 结果的无量纲总船舶阻力 CT 和水动力纵倾角的比较 

结论

CFD 预测与平静水面条件下船舶总阻力模型测试结果的一致性增强了 Marintek 对其海洋应用的 Fidelity CFD 解决方案的信心。

文章来源：cadence博客