基于CFD方法的船舶水动力性能预报及优化
船舶设计中的CFD模拟与性能优化研究
船舶设计中的CFD模拟与性能优化研究船舶设计中的CFD模拟与性能优化研究在现代船舶工程领域中扮演着重要的角色。
基于计算流体力学（CFD）模拟，船舶设计者能够通过分析和优化船体、船舱、推进设备和其他与船舶流体力学相关的部件来提高船舶性能和效率。
本文将重点探讨CFD模拟在船舶设计中的应用，并介绍优化策略以提高船舶性能。
CFD模拟是通过使用数值方法来模拟流体流动和传热现象的技术。
在船舶设计中，通过CFD模拟可以准确地预测船舶在不同流动条件下的流体力学特性和性能表现。
CFD模拟可以帮助船舶设计师了解船体在不同速度下的阻力和流线型，以及推进装置产生的推力和推进效率。
此外，CFD模拟还可以用于研究和优化涉及船体结构和推进设备的细节设计。
船舶推进效率的优化是船舶设计中的一个重要方面。
通过CFD模拟，可以精确计算船舶在运行过程中的阻力和推力，从而确定最佳的推进装置和推进功率。
同时，通过调整船体的外形设计和船体附加装置，如船底舵和螺旋桨喷水装置等，可以改善船舶的流体动力学性能和降低能耗。
船舶的阻力形成船舶在水中运动时所需的推动力。
通过CFD模拟，船舶设计师可以研究如何减小船体的阻力，从而提高船舶的速度和能效。
例如，通过调整船体的几何形状，减少船体表面的阻力和摩擦力，船舶的阻力可以得到降低。
此外，通过在船底舵和螺旋桨等部件上安装类似凸起物的附加装置，可以改善流体的分离和流线型，减少湍流，提高船舶的流线型和流体动力学性能。
船舶涡流对航行性能和船体稳定性具有重要影响。
通过CFD模拟，可以分析船舶周围的流场，了解涡流的产生和演化过程，从而优化船舶的设计。
例如，在设计船体的下水口和船体船底时，可以通过CFD模拟，确定合适的尺寸和形状，以避免过多的涡流产生，降低水阻和航行噪音。
此外，通过调整船舶的航行速度和角度，可以改变湍流产生的位置和强度，进而优化船舶的流体动力学性能和航行稳定性。
除了船体设计的优化，CFD模拟还可以用于优化船舶推进装置的设计。
基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究
基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究CFD模拟是一种基于计算流体动力学的数值模拟技术，可以用来研究船舶在不同水面运动条件下的性能表现。
本文将基于CFD模拟技术对水面船的功率性能进行预报研究，通过模拟船舶在不同速度和航向角下的流体力学特性，分析功率消耗与航速之间的关系，为船舶设计和性能优化提供参考。
首先，我们将选取一款常见的水面船作为研究对象，建立其在CFD软件中的数学模型。
通过对船体的几何形状、流体网格划分、流体动力学模型等参数进行设置，模拟船舶在静水中航行和转向的流体力学过程。
通过求解流体的动量方程和连续性方程，可以得到船舶在不同速度和航向角下的流速场、压力场和力学特性。
接着，我们将进一步分析船舶在不同运动条件下的功率性能。
通过计算船体受到的阻力、推进力和扭矩，可以确定船舶在不同速度和航向角下所需的推进功率和转向功率。
同时，我们还可以计算船舶在不同运动状态下的阻力系数、升阻比和转弯半径，以评估船舶的性能表现。
最后，我们将进行数据分析和结果展示。
通过绘制功率消耗与航速之间的曲线图和功率消耗与航向角之间的分析图，可以直观地展示船舶在不同条件下的功率性能特征。
同时，我们还可以比较不同设计方案或操作条件下的功率性能指标，为船舶设计和性能改进提供参考和依据。
本研究基于CFD模拟的水面船功率性能预报，可以为船舶设计和性能优化提供重要参考。
通过分析船舶在不同运动条件下的流体力学特性和功率消耗，可以为船舶设计者和船舶运营者提供有效的设计和操作建议，从而提高船舶的性能和效率，促进船舶工程领域的发展与创新。
基于CFD喷水推进泵性能分析及其优化设计
确 。叶片 的导 边 和 随边 对 泵 的性 能 影 响较 大 ， 其
几 何处理 是建模 的关 键点也 是难 点 。利 用 ＵＧ草 图的功 能 对 叶片 导边 、 随边做 精 细 处理 ， 边 、 导 随 边 按照设 计 的变化规 律光 滑过渡 。 ２ ２ 网格划 分 ． 采用 全结 构化 网格 划分 ， 于 转 子扭 曲度 较 鉴 大采用 Ｊ 拓 扑 结 构 （ 图 ２ ， 子 扭 曲度 较 小 形 见 ）定 采用 Ｈ 形拓扑 结构 （ 图 ３ 。转 子 和定 子 叶片壁 见 ）
测误差 一般 ５ ［３。印度 Ｋｉ ｏ ｋ ｒＢ ｏｈ ｒ 泵 ２３ － ｒ ｓ ａ ｒｔ ｅｓ ｌ
塞＋ （ ） ） （ 昙［ （ ＋ ］ ２ ＋ ）
— —
式 中 ： —— 体 积力 作用 在 流体上 的压 力 水密 度 ；
— —
业 公 司为准 确预 测 离 心泵 性 能 ， 行 了多 方 案 数 进 值 试验 研究 ， 所得 扬程 一流 量 、 率一 流量 曲线 在 效
ａ 前 置 定 子 ） ｂ ）转 子 ｃ 后 置 定 子 ）
图 １ 喷 水 推 进 泵 几 何 分 解 图
１５ ２
第 ２ 期
船
海
工
程
第 ３ 卷 ９
几何 模 型要 保证 各个部 件之 间 的相 对位 置准
选用 Ｓ Ｔ模 型 ， 求 ，０ 。 １ ０ 计 算 得 Ｓ 要 ２ ≤ 。 ０ ， ≤
第 ３ ９卷
第２ 期
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣＥＡＮ ＨＩ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＲＩ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １３ ． Ａｐ ． ０ ０ ｒ ２ １
２１ ０ ０年 ４月
基 于 Ｃ Ｄ 喷水 推 进 泵 性 能 分 析及 其 优 化 设 计 Ｆ
基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究
基于CFD的螺旋桨定常水动力性能预报精度研究螺旋桨是水上运动器械中非常常用的一种，为了提高其水动力性能，在设计过程中需要进行定常水动力性能预报。
而基于CFD技术的预报方法，由于其模拟准确度高、计算速度快等优点，被广泛应用于螺旋桨的水动力性能预报中。
本文以某型号螺旋桨为研究对象，基于CFD技术进行了定常水动力性能预报，并分别进行了验证和分析。
首先，对数值模型进行了建立和求解，考虑到海水的液体特性，选用了VOF方法进行数值求解，同时使用了k-ε湍流模型。
接着，将得出的数值预报结果与实验数据进行对比验证，验证结果表明，数值预报结果与实验数据相比有了一定的偏差，主要是在预测扭力系数上偏小。
分析认为，这是由于CFD技术受到了多重因素的影响，如参数设定、精度等等。
针对上述问题，本研究借鉴了多个前期研究的方法和经验，对螺旋桨的定常水动力性能预报精度进行了深入研究。
结果表明，通过选用更合适的计算参数、优化网格划分等方法，可以显著提升预报结果的准确性，特别是对于扭力系数的预报结果，可以将其预报精度提高至8%以内。
当然，以提高精度为目标的CFD模拟方法还存在着很多问题和挑战，如如何在更小的计算范围内保证计算精度、如何进一步提高计算速度等，均需要进一步研究探索。
总之，本文通过研究某型号螺旋桨的定常水动力性能预报，并探究了基于CFD技术的预报精度，发现基于CFD的预报方法具有较高的准确度和可靠性，但也存在着一定的偏差，因此需要在计算参数选择和网格优化等方面进行细节和方法上的优化。
最终，本文对基于CFD技术的预报方法的优化方向进行了探索和展望，并对未来相关研究提出了建议。
某型号螺旋桨的定常水动力性能涉及多项参数和数据，其中包括攻角、流速、扭力系数等。
本文将针对这些数据进行分析，以探究预报精度的提升和优化方案。
首先，攻角是指螺旋桨叶片相对飞行方向的夹角，攻角的改变会影响到螺旋桨的提速性能。
通过对攻角的不同选择进行定常水动力性能预报，并与实验数据进行对比，可以发现，随着攻角的增加，螺旋桨的扭力系数呈现增长趋势。
基于CFD模拟的水面船功率性能预报研究
第１ 期（ 总第 ２ ０ ４期 ）
中
国 ． ５ ４ Ｎｏ ． １（ Ｓ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ Ｎ ｏ ． ２ ０ ４ ）
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 ３ 月
Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ Ｂ Ｕ Ｉ Ｌ ＤＩ ＮＧ Ｏ Ｆ Ｃ ＨＩ ＮＡ
文章编号 ：１ ０ ０ ０ － ４ ８ ８ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ １ － ０ ０ ０ １ － １ １
的Ｃ Ｆ Ｄ模拟虽 已取得成功，但因其为船、桨、舵相互干扰的复杂流动问题，对于 自航船模的阻力和船 后螺旋桨 的推力、扭矩的预报 ，就 目前国际总体水平而言 ，其精度 尚难达到工程实用的要求【 Ｉ ｊ 。因此， 基于 Ｃ Ｆ Ｄ模拟的实船功率性能预报 ，其难点主要在 自航模拟 中，包括船 、桨相互干扰条件下的船模阻
可以通过船模阻力、螺旋桨模型敞水和船模 自航等物理模型试验来预报实船功率性能或航速 ； 相应地，
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ ． ０ ４ ． １ ８ ；修 改 稿收稿 日期 ：２ ０ １ ３ ． ０ ３ — ０ ７
ｌ
中
国
造
船
学 术论 文
也可 以通过对应的虚拟试验 即 Ｃ Ｆ Ｄ模拟预报实船功率性能或航速 ，这就是本文研究工作的 目的。 比拟物理模型试验，基于 Ｃ Ｆ Ｄ模拟的实船功率性能预报，也要开展船模阻力、螺旋桨模型敞水和
要 的作用 。这 种方 法对 资源 的消耗 和依赖 较 少 ，周期 也相 对较 短 ，可 以高效 地 响应用 户 的设计要 求 。 由于 虚拟 试验 技术 的优 势和 巨大潜 力 ，国 际船 舶 水动 力学 界对 其十 分关 注 。２ ０ ０ ４年 ，欧盟 启动 了 虚拟 试验 水池 计划 ＶＩ Ｒ Ｔ ＵＥ（ Ｔ ｈ ｅ Ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ Ｔ ａ ｎ ｋ Ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｐ ｅ ） ， 首次 提 出 了全 面 的船 舶 水动 力性 能虚拟 试 验 策略 架构 ，具 有很 强 的学科 指 南意义 。 近年 来 ，中国船 舶科 学研 究 中心等 国内研 究机 构 ，也 开展 了大 量 的船 舶 水动 力 Ｃ Ｆ Ｄ研 究 工作 ，取 得 了较 为丰硕 的成果 ，与物 理模 型试 验 形成 良性 的互 补 、互 动 ，在 船舶 水 动力 性 能设计 、评 估和 优化
基于CFD的船舶水动力分析
基于CFD 的船舶水动力分析1引言近年来，随着计算机技术和计算技术的突飞猛进，计算流体力学（CFD ）也得到了长足的发展。
基于CFD 软件船舶水动力学方面的数值模拟，因为具有费用低、无触点流场测量、无比尺效应、能消除物模中由传感器尺寸及模型变形等因素对流场的影响、可获得较为详细的流场信息等优点而广受关注，应用范围越来越广。
船舶 CFD 是伴随着电子计算机的高速发展，与船舶流体力学相结合的数值模拟产物。
船舶CFD 的应用能提高设计质量、缩短设计周期、降低设计成本，因而得到了普遍的重视，是国际船舶界十分活跃的前沿研究课题。
计算流体力学在船舶流体力学领域中应用的地位正在不断上升，作用正日益增大。
船舶 CFD 技术的长远目标，是代替船模试验，为船舶水动力性能设计提供一个全雷诺数的数值模拟工具。
它不仅可以预报各类船舶在静水中航行时的阻力，以及与推进装置结合起来的推进性能，它还可以根据风、浪、流等环境载荷，预报实尺度船舶在海浪上的航行性能，包括快速性与波浪失速。
随着计算机与信息处理技术的发展、湍流理论的突破及非线性波浪数值模拟技术的进展，这个现今还只是梦想的目标相信会在不远的将来得以实现。
2 计算模型及数值模拟2.1数值模拟设计纯纵荡运动是平面运动机构(PMM)可以实现的典型运动方式之一。
如图1所示，纯纵荡水池中船模沿水池中心线匀速运动的同时，叠加一个纵向位移。
，相应的t Z Z ωωνcos '0==。
由于船模的中心线始终和船池中心线平行，即首向不变，则φ=ψ=r=0。
如图2所示，若将试验中的船模看作是静止的，则作用于船模上的水流可以沿船模X 方向的水流Fx ，速度大小随时间呈正弦(或余弦)变化，为t Z ωωνc o s 0= 。
通过模拟两个方向上的水流分量，可以求得船模在做纯纵荡运动时的纵向受力Z 和力矩N 。
经公式(1)(2)可以求得位置导数。
2.2数值模拟的实现2.3数值的提取和处理3算例3.1舰模参数和计算与生成3.2网格生成和边界条件3.3计算结果3.4数值的提取和水动力导数计算。
基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究
基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究随着技术的进步，喷水推进技术在船舶领域得到了广泛应用。
对于双体船这种特殊结构的船舶来说，其横移运动水动力性能研究显得尤为重要。
本文基于计算流体力学（CFD）方法，对喷水推进双体船的横移运动水动力性能进行了深入研究。
首先，我们对双体船的几何模型进行了建模和网格划分。
采用商用CFD软件对双体船在不同横移运动速度下的流场进行了模拟计算，得到了双体船在横移运动中的阻力系数、升力系数和横移力系数等水动力性能参数。
接着，我们对比分析了不同喷水推进系统的对双体船横移运动水动力性能的影响。
通过调整喷水角度、喷水速度和喷水位置等参数，分析了不同喷水推进系统在双体船横移运动中的效果，并找到了最优的喷水推进系统设计方案。
此外，本文还探讨了双体船的船体形状对其横移运动水动力性能的影响。
通过改变双体船的船体形状，比如船体宽度和平底或V型船艏等，研究了船体形状对横移运动水动力性能的影响，并提出了优化设计建议。
最后，我们对所得到的研究结果进行了总结和分析，并展望了未来的研究方向。
本文的研究成果对于喷水推进双体船在横移运动中的水动力性能优化具有一定的指导意义，同时也为相关领域的研究提供了一定的参考价值。
综上所述，本文基于CFD方法对喷水推进双体船的横移运动水动力性能进行了研究，通过对不同喷水推进系统和船体形状的分析，得到了一些重要的结论，并为喷水推进双体船的设计和性能优化提供了一定的理论依据和技术支持。
希望本文的研究成果能够为相关领域的从业者和研究人员提供一定的参考和借鉴，推动喷水推进技术在双体船领域的应用和发展。
基于CFD方法的螺旋桨水动力性能预报
基于CFD 方法的螺旋桨水动力性能预报王 超,黄 胜,解学参(哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001)摘 要:运用计算流体力学软件对粘性流场中敞水螺旋桨的水动力性能进行了计算研究,模拟了某型螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、螺旋桨表面压力分布以及螺旋桨后尾流场情况等。
在数学建模的过程中,利用FOR TRAN 语言编制了计算螺旋桨型值点的程序,然后把计算值导入Fluent 的前处理器Gam 2bit 进行建模,并采用样条曲线去拟合各个型值点,从而建立了光滑的三维螺旋桨表面外形。
介绍了利用Fluent 软件在螺旋桨敞水性能计算中的计算流程,以某一标准螺旋桨作为研究对象,给出了敞水性能曲线的计算结果,并与试验测量值作了比较。
由对结果的比较分析可知,基于CFD 方法可以形象、真实地获知螺旋桨表面的压力以及尾部流场的分布情况,并且数值仿真结果可以满足工程应用。
关键词:螺旋桨;水动力性能;Fluent ;粘性流场;数值模拟中图分类号:U664.3 文献标志码:A 文章编号:1009-3486(2008)04-0107-06H ydrodynamic performance prediction of some propeller based on CFDWAN G Chao ,HUAN G Sheng ,XIE Xue 2shen(College of Ship building Engineering ,Harbin Engineering Univ.,Harbin 150001,China )Abstract :CFD software was used to calculate t he performance of propeller in t he viscous flow regions and simulate t he t hrust and torque coefficient s ,t he pressure and velocity dist ributions of p ropeller ′s wake flow at different advance coefficient s.The point s of p ropeller were calculated by FOR TRAN p rogram ,which were used to set up geomet ry in Gambit.Also t he met hod of NU RBS was used to create t he configuration of propeller.The process of using Fluent to calculate t he open water perfor 2mance of p ropeller was int roduced.The comp uted result s were compared wit h t he experimental data.At t he same time ,some numerical survey of propeller ′s performance condition was also int roduced.K ey w ords :p ropeller ;hydrodynamic performance ;Fluent ;viscous flow ;numerical simulation近年来,随着计算机技术的推广普及和计算方法的不断发展,计算流体力学(CFD )技术取得了蓬勃的发展。
基于 CFD预报双桨式吊舱推进器水动力性能
基于 CFD预报双桨式吊舱推进器水动力性能近年来，双桨式吊舱推进器广泛应用于水上交通工具中，因其优异的水动力性能和高效的推进效果备受推崇。
然而，为了更好地满足船舶运输的需求，需要对双桨式吊舱推进器的水动力性能进行深入研究和分析，以实现更高效的设计。
为了更准确地预报双桨式吊舱推进器的水动力性能，应采用计算流体力学（CFD）分析方法。
字面意义上，CFD是指在计算机上来求解流体流动的方程组的一种方法。
CFD这一技术可以基于船体的设计、运行条件和水动力性能进行仿真分析，评估各个参数之间的关系，并优化双桨式吊舱推进器的设计方案。
CFD预报双桨式吊舱推进器水动力性能的关键是建立全面的模型。
首先，应该考虑包括双桨、吊舱、舵等机械部件的三维模型。
然后，基于模型确定输入边界条件，如流体的速度、密度、温度等参数。
最后，根据各个物理环境因素，运行计算模拟程序，得到双桨式吊舱推进器的动态流场数据和水动力性能参数。
由于双桨式吊舱推进器的水动力性能受多种因素影响，如叶片几何形状、桨叶数目和位置、吊舱形状和位置等，因此CFD 预报过程中还要进行多种参数优化算法，如优化叶片形状、调整叶片倾角和旋角等。
这样可以进一步完善预报模型，同时针对不同工况给予不同设计方案，使双桨式吊舱推进器具有更好的水动力性能。
此外，预报结果还可以参考实际测试数据进行校验，以确保在CFD预报过程中得到的双桨式吊舱推进器水动力性能参数的准确性和可靠性。
充分考虑实际情况，CFD预报的结果可以为双桨式吊舱推进器的设计、优化和生产提供有力的支持，从而满足不断变化的行业需求和市场对于性能优越、高效节能的相关水上交通工具的需求。
综上所述，CFD预报双桨式吊舱推进器水动力性能是一项重要的技术工作，可以帮助我们更好地了解该推进器的水动力性能，并且为其优化和改进提供有力的支持。
随着科技的不断发展，CFD预报技术的应用将不断拓展，在更广泛的领域中发挥其独特的、不可替代的作用。
CFD技术在船舶推进中的应用-第一章解析
第一章 绪论
1.1.3 CFD方法的分支
经过半个世纪的发展，CFD出现了多种数值解法。这些方法之 间的主要差别在于对控制方程的离散方式。根据离散原理的不同，
CFD大体上可分为三个分支：
(1)有限差分法（finite difference method，FDM）; (2)有限元法（finite element method，FEM）; (3)有限体积法（finite volume method，FVM）。
Cd(NACA0015) Cd(M1) Cd(M2)
10
15 20 攻角（度)
25
30
35
图3 NACA0015、M1、M2剖面水动力性能的预报与比较
图4 设计舵翼外形RW1
图5 设计舵翼外形RW2
图6 设计舵翼外形RW3
图7 舵翼初始外形
2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
CFD技术在船舶推进中的应用
设课部门：水下机器人技术重点实验室
主讲教师：沈海龙
第一章 绪论
1.1 CFD技术的基本知识 1.1.1 什么是CFD？
CFD是computational fluid dynamics的简称，准确的中文译名
为计算流体动力学，目前大家习惯的称谓是计算流体力学，它是建
立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科， 通过计算机数值计算和计算结果的后处理技术，对包含有流体流动 和热传导等相关物理现象的系统进行分析，在时间和空间上定量描 述流场各物理量的近似解。
第一章 绪论
1.1.2 为什么要学习CFD技术
在流体力学中，常用的研究方法有理论研究方法、CFD方法、 实验测量与观察，他们构成了研究流体流动问题的完整体系,三种方
基于CFD的三体船水动力性能计算
基于CFD的三体船水动力性能计算近年来,随着人们对海洋资源开发的日益迫切以及国际间领海争议的日益激烈,人们对海上运输工具——船舶提出了更高的要求。
高性能船舶也越来越备受关注。
与此同时,由于计算机技术的飞速发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)发展迅速。
CFD由于其设计周期短、成本低、精度高等优点,近年来已逐渐成为科研人员设计新船型的主要方法。
本文基于CFD分析软件STAR-CCM+对不同构型的三体船进行了静水阻力、静水航态、波浪总阻力、零航速横摇等水动力性能的计算研究。
首先,本文对不同构型的三体船进行了0.130<Fr<0.805范围内静水阻力和静水航态的数值计算。
针对不同构型的三体船,对比分析了其试验数据和数值模拟的结果,并给出了相对误差。
当三体船周边出现喷溅现象时,相对误差较大；当三体船的体积傅汝德数Fr▽较高时,其航态与排水航行状态相比发生了明显的变化。
当计算工况的体积傅汝德数Fr▽较高时,应该放开三体船相应的自由度。
随后,本文对不同构型的三体船进行了遭遇频率4.0rad/s<ωe<15.7rad/s 范围内波浪总阻力的数值计算。
相同航速的情况下,在某个遭遇频率范围内三体船的波浪总阻力相对较大,低于或高于这个频率范围的波浪总阻力大致相等。
波浪总阻力成分的分析结果表明：造成不同构型的波浪总阻力曲线差异的主要原因是不同构型三体船间的“压阻力”曲线的变化情况不一致；遭遇频率较大或者较小时,各阻力成分(“摩擦阻力”和“压阻力”)的变化幅值均较小,即各阻力成分的数值相对稳定。
最后,本文对不同构型的三体船进行了2.5rad/s<ωe<5.6rad/s范围内零航速横摇运动的数值计算研究。
数值计算结果表明：当遭遇频率频率较小时,随着遭遇频率的减小横摇运动响应因子RAO趋于某一个常数。
船舶水动力性能的CFD模拟与优化设计
船舶水动力性能的CFD模拟与优化设计船舶水动力性能是研究船舶在水中运动的重要领域之一。
为了提高船舶的航行速度、操纵性和能效，工程师们利用计算流体力学（CFD）模拟技术开展了大量的研究与优化设计工作。
本文将介绍船舶水动力性能的CFD模拟与优化设计方法，并探讨其在船舶工程领域中的应用。
1. 模型构建船舶的水动力性能主要包括波浪阻力、湍流阻力、粘性阻力和激波阻力等。
在进行CFD模拟前，首先需要构建船舶的几何模型。
根据不同的船舶类型和设计需求，可以选择不同的建模方法，如传统的离散几何模型或参数化设计模型。
通过建模软件，将船舶的几何形状转化为计算机可识别的几何信息，为后续的模拟分析做准备。
2. 网格划分在进行CFD模拟时，网格划分是非常重要的步骤。
网格的划分质量将直接影响模拟结果的准确性和计算效率。
通常情况下，船舶的复杂几何形状需要采用结构化或非结构化网格划分方法。
结构化网格适用于简单几何形状，而非结构化网格则适用于复杂几何形状。
通过优化网格划分，可以更准确地模拟和预测船舶在水中的运动行为。
3. 流场模拟在进行CFD模拟时，需要建立适当的物理模型和数值模型。
根据船舶运动的特性，可以选择合适的流体方程和边界条件。
在求解过程中，采用合适的数值方法和稳定性算法，以保证模拟结果的准确性和稳定性。
通过CFD模拟可以获取船舶在不同操作条件和流场环境下的运动特性，如阻力、流线和压力分布等。
4. 优化设计基于CFD模拟结果，可以进行船舶水动力性能的优化设计。
通过调整船体形状、推进系统和尾流控制等参数，可以改善船舶的流线型和水动力性能。
优化设计的目标往往是降低阻力、提高速度和操纵性，以及减少燃油消耗和排放。
通过多次CFD模拟和参数优化，可以找到最优设计方案，从而提高船舶的性能和效益。
5. 应用实例船舶水动力性能的CFD模拟与优化设计已经在实际工程中得到广泛应用。
例如，在船舶船型设计阶段，工程师们利用CFD模拟技术对不同船型进行了性能比较和优化设计；在推进系统设计阶段，CFD模拟可以帮助确定最佳螺旋桨参数和布局方案；在船舶舵系统设计阶段，CFD模拟可以预测船舶的转向性能和操纵稳定性。
基于CFD法的船用螺旋桨敞水性能预报
基于CFD法的船用螺旋桨敞水性能预报作者：伍蓉晖, 何珍彭翔田中文来源：《广东造船》2019年第02期摘; ; 要：螺旋桨敞水性能对船舶推进性能具有重要意义。
本文采用计算流体动力学（CFD ）数值计算方法对螺旋桨的敞水性能进行预报计算。
通过不同边界层模式下的计算精度比较，提出合适的预报模式，并与试验值对比以验证该模式的有效性。
结果表明，该模式计算误差在工程允许范围内，可用于螺旋桨水动力性能预报。
关键词：敞水性能;CFD;边界层;湍流中图分类号：U661.34 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：AAbstract： Open water performance of propeller is of great significance to the determination of ship propulsion performance. In this paper， computational fluid dynamics （CFD） numerical calculation method is used to calculate the open water performance prediction of propeller， by comparing the calculation accuracy of different boundary layer models， an appropriate prediction model is proposed and compared with the test values to verify the effectiveness of the model. The results show that the calculation error of the model is within the allowable engineering error range and can be used for the prediction of marine propeller hydrodynamic performance.Key words： Open water performance; CFD; Boundary Layer; Turbulence1; ; 引言螺旋桨是应用最为广泛的船用推进器，螺旋桨水动力性能对于船舶推进性能起着至关重要的作用。
基于CFD的船舶双螺旋桨水动力性能分析
基于CFD的船舶双螺旋桨水动力性能分析孔金平;吴波涛;孔令志【摘要】目前,采用双螺旋桨的船舶较为广泛,但是由于船桨之间的相互干扰,造成螺旋桨水动力性能存在差异.本文以某型船舶双螺旋桨作为研究对象,基于滑动网络技术,采用ICEM软件建立螺旋桨的三维模型,采用Fluent软件预报螺旋桨的水动力性能.选取k?ε 和k?ω两种不同的湍流模型,分析了湍流模型对螺旋桨水动力性能的影响.采用对称边界模型对双螺旋桨进行数值计算,与单螺旋桨进行对比分析,双螺旋桨提升了推进效率.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】5页(P37-41)【关键词】CFD;水动力性能;双螺旋桨;滑动网络【作者】孔金平;吴波涛;孔令志【作者单位】中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431;中国卫星海上测控部,江苏江阴 214431【正文语种】中文【中图分类】U662.20 引言近年来，越来越多的船舶采用双主机推进，双主机推进可以增强操纵的灵活性和机动性，同时推进效率、使用寿命和经济性也得到提高。
双主机推进时，2个螺旋桨之间存在一定的干扰和相互作用，因此有必要对双螺旋桨的水动力性能进行研究。
CFD方法是目前普遍采用的数值计算方法，已经逐步取代部分模型试验用于船舶水动力性能的预报。
CFD方法不仅花费低、时间短，而且可视化效果好，在节约成本、提供效率方面有明显优势。
本文采用目前国际上比较流行的商用网格划分软件ICEM，建立了某型船舶双螺旋桨系统的三维网格模型，通过商用CFD计算软件Fluent，应用滑动网格技术，对双螺旋桨系统进行了数值计算。
选取2种常用的湍流模型和，分别预报螺旋桨的水动力性能，并进行对比分析。
1 数学模型计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是数值计算方法和计算机科学结合的产物。
以计算机为工具，采用离散化的数学方法，对流体的流动包括压力、速度和能量等相关物理量进行数值模拟和分析研究，以解决各类实际问题。
基于CFD的船体球艏线型水动力性能优化研究
基于CFD的船体球艏线型水动力性能优化研究作者：王超饶然郑锐聪来源：《广东造船》2022年第02期摘要[1]：基于iSIGHT优化设计平台，结合SHIPFLOW软件，以最小兴波阻力为目标，构建了一种基于阻力最优的的球艏线型优化方法。
该方法集成了船型变换方法、阻力评估及优化算法。
通过对某内河集装箱船球鼻艏区域开展优化，使兴波阻力明显下降，总阻力也随之降低。
研究表明，本文的方法适用性较强，对船型设计具有一定的实用价值，在基于CFD的船艏线型优化方面具有广阔的应用前景。
关键词：计算流体动力学;船型变换;水动力性能;自动优化中图分类号： U661.43 文献标示码： AHydrodynamic Performance Optimization of Hull Bow Line Based on CFDWANG Chao RAO RAN ZHENG Ruicong（1. Jiangmen Hangtong Shipbuilding Co.， Ltd. of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.，Jiangmen 529145， Ltd.; 2. Guangzhou Haigong Ship Equipment Co.， Ltd.， Guangzhou 511495）Abstract： In this paper， based on iSIGHT multidisciplinary optimization platform and SHIPFLOW software， an optimization method of bow line based on optimal resistance is established to minimize wave-making resistance. The method integrates the bow transformation and automatic generation technology， resistance evaluation and optimization algorithm. The optimization of bulbous bow area at the bow of an inland river container ship is carried out. The results indicated that the wave-making resistance of hull line decreases obviously and the total resistance also decreases.It shows that the method developed in this paper has strong applicability， has certain practical value for hull form design， and has broad application prospect in bow line optimization based on CFD.Key words：CFD; Hull transformation; Hydrodynamic performance; Automatic optimization1 前言随着双碳工作的推进以及海事法规对于船舶碳排放控制日益严苛，节能船型的研究与发展越来越受到关注。
基于CFD方法对摆线推进器水动力性能的数值预报
2017年第5期 总第339期造船技术MARINE TECHNOLOGYNo.5Oct.，2017文章编号：1〇〇〇-3878 (2017) 〇5-〇022-〇7基于C F D方法对摆线推进器水动力性能的数值预报刘浩然，杨玉良，闫永思(上海船舶工艺研究所，上海200032)摘要通过运用C A T IA建模软件、IC E M C FD网格划分软件及F L U E N T求解器分别对摆线推进器进行几何模型的建立、网格划分及数值计算，进而选用合适的湍流求解方法及滑移网格方法得到与试验值相近的数值模拟结果，从而验证该方法的可靠性。
关键词CFD;摆线推进器；滑移网格；湍流模型中图分类号U661 文献标志码 ANumerical Prediction of Hydrodynamic Performance ofCycloidal Propellers Based on CFD MethodLIU Haoran,YA N G Yuliang,Y A N Yongsi(Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute，Shanghai 200032，China)Abstract By CATIA modeling software,ICEM CFD software and FLU EN T slover,the geometric model of the cycloidal propeller is established?and the meshing and numerical calculation are completed respectively.The appropriate turbulence solving and sliding mesh methods are used to obtain the simulation results which are similar to the test results,and the reliability of the method is verified.Key words CFD；cycloidal propeller；sliding mesh；turbulence model1 C F D技术模拟摆线推进器可靠性验证由于目前关于摆线推进器的试验参考资料较 少，理论方法以朱典明[1]的《摆线推进器理论计算方 法》为基础，该文中的试验值及理论计算值作为验证 本文关于计算流体力学（Computational Fluid Dynamic，CFD)技术模拟求解摆线推进器水动力性能 结果的依据，为保证结果的准确性，摆线推进器各尺 寸以该文中的几何模型参数为参考[2]。
基于CFD的喷水推进双体船横移运动水动力性能研究
基于 Ｃ Ｄ 的喷水推进双体船横移运 动 Ｆ 水 动 力性 能研 究
常书平 ，王永生 ，庞之洋 ，丁江 明
（ 海军工程 大学船 舶与动力学院 ，武汉 ４ ０ ３ ３ ０ ３）
摘
要
基于计算流体 力学 （ Ｆ Ｃ Ｄ）理论，选用Ｓ Ｔ ｋ一０ Ｓ ９湍流模 式封 Ｉ ＡＮＳ ￣Ｒ 方程 ，研 究喷水推进双体船横 向 平移运动水 动力性能。对 喷水推进双体船模在不 同横 移航 速下的粘 性流场进行数值模 拟，计算结果和水池拖 曳试验 结果进行 比较，两者 吻合较好，表 明Ｃ Ｄ可以用 于双体船横 移运 动水 动力性 能研 究。通过分析发现 ， Ｆ
船横 移运 动 阻力 ，快速 、准确 地确 定喷 水推 进船 实现 平 移所应 采 取 的操纵 策 略 ，避 免 盲 目操 纵 带来 的 风 险和损 失 ，节省 实船 试航 时所 投 入 的人力 、物 力和 时 间 ，为充 分发挥 喷 水推 进船 特 有 的优 良操 纵性 能和 机动 性 能提 供 了依据 。
能 实现稳 定 的平 移运 动 。该 如何 操作 才 能让 喷水 推进 船 实现 快速 、准确 平移 是 船舶 设计 单位 和使 用单
位都 非常 感兴趣 的课题 。
随着计算机技术的飞速发展和数值方法的不断改进 ，近年来 Ｃ Ｄ较 多地应用于船舶阻力预报中， Ｆ
并表现 出了 良好 的适 用性 和 可信性 。本文 基 于 Ｃ Ｄ 理论 ，开发 了确 定某 喷水 推进 双体 船横 向平 移 （ Ｆ 运
１ 基 础 理 论
１１ 控 制 方 程 ．
不可压 缩粘 性流 体 的连续性 方程 和动 量方＝一＋ － ｊ ＋ 考ｐＪ ， 筹考 善 Ｉ ｕ ｉ
－
ｃ ２ ’
基于CFD的翼型水动力性能多目标优化设计
ｉ ｄ ｎ ｏｍ ｔ ａｅ ｈ ｓｎａ ｏｊｃ ｖ ｎ ｔ ｎ． ｈ ｅｍ ｔ ｆ ｉｏ ｄ ｄａｔｍ ｔ ａ ｙｂ ｅＢ ｚ ｆ ｌ ｕ ｉｒ ｉ ｒ ｃｏｅ ｂｅｔ ｅ ｕ ｃ ｏ ｓＴ ｅｇｏ ｅ ｙｏ ｒ ｉｉｍｏｉｅ ｕｏ ａ ｃｌ ｙ ｈ ｅｉ ｅ ｆ ｙ ｓ ｉ ｆ ｉ ｒ ａ ｌｓ ｆ ｉ ｆ ｉ ｌ ｔ —
计 平 台 。 以翼 型作 为优 化 对 象 ， 升 比和 尾 流 均匀 度 作 为 目标 函数 ， 用 Ｂ ｚ ｒ 阻 采 ｅ ｉ 曲线 方 法 实 现 翼 型几 何 表 达 与 重 ｅ
构 ， 用 Ｄ Ｅ和 Ｎ Ｇ 利 Ｏ Ｓ ＡⅡ算 法 对 Ｎ Ｃ ０ ２ Ａ Ａ ０ ４翼 型 进 行 了多 目标 全 局 优 化 设 计 ， 得 了均 匀 分 布 的 Ｐ ｒ ｏ最优 解 获 ａｅ ｔ
Ｂ ｓｎ ｙ ｕ ｉｇＤＯＥ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ＮＳ ｌｏ ｔｍｓ ｔｅ Ｎａ ａ ０ ４ ａｒ ｉ ｉ ｐ ｉ ｚｄ ｕ ｄ ｒｃ ｎ ｔａｎ ｏ ｄ— ｔｏ ｎ ＧＡ Ｉ ａｇ ｒ ｈ ， ｈ ｃ ０ ２ ｉ ｏｌ ｓｏ ｔ Ｉ ｉ ｆ ｍｉｅ ｎ ｅ ｏ ｓｒｉｔｃ ｎ ｉ
集 。 果 表 明该 平 台可 以用 于翼 型 水 动力 性 能 多 目标 优 化 设 计 。 外 ， 中的 工作 为 进 一 步开 展 基 于 Ｃ Ｄ的船 型 结 此 文 Ｆ
水 动力 优 化 设计 打 下 了坚 实 的基 础 。
关 键 词 ：翼 型优 化设 计 ； Ｆ 多 目标 优 化 ； 动 力性 能 ； Ｓ ＡＩ算 法 ； ｅｉｒ Ｃ Ｄ； 水 ＮＧ Ｉ Ｂ ｚ 曲线 方 法 ｅ 中 图 分类 号 ： ６ １ Ｕ６． ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
ｃ ｒｅ ｔａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆＣＦＤ．Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｕ ｏ ｔｃ ｄ ｓｇ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｐ ａｆ ｒ ｏ ｈ ｏ ａｉ ｎ ｂａ ｅ ｎ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｉｎ ｏ ｔｍｉａ ｉ ｌ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｆ ｒ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｏ ｏ ｍ ＣＦＤ ｓｒ ａ ｉｅ ｎ ｅ ｒ ｔｎｇ ＣＦＤ ｏ ｓ ｏ ｔｍｉａｉｎ ａ ｇ ｒｔ ｍｓａ ｄ ｇ ｏ ｔｙ ｍｏ ｆｃ ｔｏ ｐ ｏ ｃ ｅ ． ｗａ ｅ ｌｚ ｄ ｂｙ ｉ ｔ ｇ ａｉ ｃ ｄｅ ， ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｏ ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｒ ｄｉ ａ ｉｎ ａ ｐｒ ａ ｈ ｓ ｌ ｉ ｉ
基于cfd技术的水翼船升力水翼数值模拟与优化设计
基于cfd技术的水翼船升力水翼数值模拟与优化设计水翼船作为一种新型的船舶设计，其独特的水翼结构使其能够在航行中获得更高的速度和更好的稳定性。
而水翼船的升力水翼设计在其性能中起着至关重要的作用。
本文将基于计算流体动力学（CFD）技术，对水翼船的升力水翼进行数值模拟与优化设计研究。
首先，我们将建立水翼船的数值模型，包括船体和水翼结构。
随后，我们将利用CFD软件对水翼船在不同航速下的流场进行模拟。
通过对流场的分析，我们可以获得水翼船在不同情况下的升力分布、阻力分布以及船体受力情况。
这些数据将为水翼船的优化设计提供重要的依据。
在获得了水翼船的流场数据后，我们将对水翼结构进行优化设计。
通过调整水翼的形状、数量、位置以及倾角等参数，我们可以使水翼船获得更高的升力系数，从而提高其航行速度和稳定性。
同时，我们还将考虑水翼结构的制造成本和可行性，以期实现水翼船的经济实用性。
接着，我们将对优化后的水翼结构进行数值模拟。
通过比较优化前后的流场数据，我们可以评估水翼船的性能改进效果。
在优化设计的基础上，我们还将进行多工况的仿真分析，以验证水翼船在不同情况下的性能表现。
这些分析结果将为我们提供更准确的水翼船性能评估和优化设计方向。
最后，我们将对数值模拟和优化设计的结果进行总结和分析。
通过比较不同设计方案的性能表现，我们可以得出最佳的水翼船升力水翼设计方案。
同时，我们还将探讨水翼船的优化设计对其航行性能和经济性的影响，为水翼船的实际应用提供参考和指导。
综上所述，基于CFD技术的水翼船升力水翼数值模拟与优化设计是一项具有重要意义的研究。
通过该研究，我们可以为水翼船的性能提升和设计优化提供技术支持，推动水翼船的发展和应用。
相信随着这一研究的深入和完善，水翼船一定能够成为未来船舶领域的重要发展方向。
基于CFD的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析
基于CFD 的直翼推进器水动力性能研究及参数影响分析史俊武，丁晨，刘爱兵，杨文凯（上海船用设备研究所，上海200031）摘要：本文在直翼推进器工作原理分析的基础上，以某型直翼推进器的缩比试验模型为研究对象，利用CFD 方法进行了建模与仿真，对该型直翼推进器流场特性、敞水性能、桨叶载荷等水动力特性进行了研究，并对不同桨叶结构参数对推进性能的影响进行了比较分析，可为直翼推进器水动力性能预报、桨叶及推进器机构设计与优化提供有效支持。
关键词：直翼推进器；水动力性能；计算流体力学；数值仿真中图分类号：U664.33文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2021.02.006Hydrodynamic performance research and parameter effectanalysis for cycloidal propellers based on CFDSHI Jun-wu ,DING Chen ,LIU Ai-bing ,YANG Wen-kai(Shanghai Marine Equipment Research Institute,Shanghai 200031,China)Abstract:The hydrodynamic performance is the key to the design of a cycloidal propeller.In the research,aimed at the reduced-scale model of a cycloidal propeller,the numerical modeling and simulation are con⁃ducted by means of computational fluid dynamics (CFD)method,based on which,the hydrodynamic perfor⁃mances including flow field characteristics,open water characteristics,and hydrodynamic loads of propeller blades are analyzed,and the influences of the structural parameters of the blades on the hydrodynamic perfor⁃mances are proposed.The results of the research can provide effective supports for hydrodynamic perfor⁃mance prediction of the cycloidal propellers,and for structural design and optimization of the blades and pro⁃pellers.Key words:cycloidal propeller ；hydrodynamic performance ；computational fluid dynamics (CFD)；numerical simulation0引言直翼推进器（如图1所示）是一种安装有直翼型桨叶的特种推进器，其转轴垂直于船体设置。
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基于CFD方法的船舶水动力性能预报及优化CFD方法因其预报精度高、适用性广、计算结果稳定、可重复性高、成本低廉、周期短等优势,在各领域受到广泛关注。
CFD方法在船舶水动力学性能的研究中主要集中在三个方面:船舶水动力性能预报、船舶水动力问题机理研究以及船舶水动力性能优化。
本文使用CFD方法对船舶水动力性能预报、机理研究以及优化展开研究。
首先,对CFD基本原理进行阐述。
根据船舶水动力学问题的特点,详细叙述了控制方程、有限体积离散、边界条件、湍流模型等。
此外,对CFD不确定度分析展开研究。
提出一种可考虑因子间交互作用的多因子CFD不确定度分析方法,并使用该方法对船舶静水总阻力预报展开不确定度分析。
分析中包括网格尺寸、时间步长、网格形式和湍流模型四个因子。
该方法是对原方法方法改进而来,使用正交试验方法替代原方法中的控制变量法,可对各因子同时展开分析。
该方法中,各因子的不确定度分析同时展开,分析中考虑了各因子间的相互影响。
且由于各因子同步进行分析,解决了原方法中各因子独立分析时其他因子的参数设置依赖于经验的问题。
其次,使用CFD方法预报船舶水动力性能,包括船舶静水阻力、螺旋桨水动力性能、船舶操纵性及船舶耐波性等。
在船舶水动力性能预报的基础上,发挥CFD方法的优势,对三个特殊的船舶水动力问题的机理展开研究。
包括船舶航态对静水总阻力预报精度的影响、螺旋桨尺度效应问题以及四桨船内外桨载荷分布不均匀产生的原因。
对于船舶航态对静水总阻力预报精度的影响,对比了航态对过渡型船舶和排
水型船舶的静水阻力预报精度的影响。
对于螺旋桨尺度效应问题,使用全相似方法对螺旋桨尺度效应问题进行分析,结果表明在全相似条件下,模型尺度和实尺度螺旋桨的尺度效应基本消除。
在对四桨船内外桨载荷分布不均匀性问题的研究中,发现螺旋桨周围流场存在3个区域:尾流区、加速区和减速区。
尾流区为螺旋桨正后方(桨盘范围内)区域,该区域内流体流速极大。
布置在此区域内的螺旋桨载荷将大幅减小。
螺旋桨前方区域为加速区,该区域内流体加速,布置在该区域的螺旋桨载荷减小。
螺旋桨后方除尾流区以外的区域为减速区,该区域内流体减速,布置在该区域的螺旋桨载荷增大。
从而揭示出四桨船内外桨载荷分布不均匀产生的机理。
最后,对船舶水动力性能优化中的关键技术——船体几何重构方法展开研究,提出一种新的船体几何重构方法——自融合方法。
自融合方法以原始船型的横剖面为基本单元进行融合操作,产生新的船体横剖面,并以新横剖面为基础进行重构生成新的船体曲面。
该方法具有参数数量少、船体变形空间大、重构后的曲面光顺等特点。
将其与CFD方法和遗传算法结合,对船舶水动力性能展开优化,包括全船外形优化、船体局部外形优化、混合优化及多目标优化,较为全面的展示了自融合方法在船舶外形优化中的应用。