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CAESES+SHIPFLOW船型优化

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发表于 2019-12-18 17:14:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

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CAESES+SHIPFLOW船型优化
作者:陈子澄


                               
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随着世界航运业对船舶节能减排的呼声日益高涨,节能船型的研发越来越受到重视。基于CFD的船型优化方法是船舶设计人员目前最依赖的手段之一。 南京天洑软件有限公司的两款产品CAESES,SHIPFLOW可以很好地满足这一设计需求,并且已经在世界范围内得以广泛应用。

JBC(Japan Bulk Carrier) 是一款大家熟知的好望角型散货船,它是由日本NMRI,横滨国立大学以及SRC 联合开发的。以这艘船为例,我们将展示CAESES+SHIPFLOW进行耦合优化,目标是减小它的船体阻力并提高推进效率。
由CAESES提供的Surface Delta Shift 功能进行船体尾部变形


                               
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拖曳状态下裸船体阻力优化
  • 高品质加密网格, zonal 方法, 1.2M 网格
  • 一个案例计算时间15分钟 (Intel i7 5960X)
  • 计算分析120个变体方案


自航状态下有效功率优化:
  • 网格中等加密, zonal 方法, 3M网格
  • 自航状态,螺旋桨性能通过升力线理论计算
  • 1小时4个案例,24核 48线程 (Intel Xeon X5675)
  • 计算分析100个变体方案,24小时完成计算



                               
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自航状态下以有效功率为优化目标得到的C方案较参考船型有效功率减少10%


                               
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接下来我们又计算了C方案船型在拖曳状态下的裸船体阻力,结果发现其裸船体阻力较B方案高,如上图


                               
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同时计算了B方案在自航状态下的有效功率,上图显示从有效功率角度出发还是C方案比较占优。

综上,两次的优化结果对比表明,虽然C方案的裸船体阻力较B方案高,但因为其考虑到了船尾的伴流影响,使得螺旋桨的推进效率更高,高出的部分足以抵消多出的裸船体阻力,从而使得整体推进效率更高。以上结果表明从自航状态下的有效功率角度出发对于船尾型线优化有着重要的实际意义。当然在实际优化过程中,还需要考虑一些约束条件比如关键硬点的控制,排水量限制以及螺旋桨的空泡现象,但这并不影响以上的结论。




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