基于CFD的某型满足IRCC-SP符号冷藏集装箱船货舱通风数值模拟

摘 要：以某型满足ABS船级社IRCC-SP符号冷藏集装箱船的货舱通风系统为研究对象，本文采用计算流体动力学CFD方法对通风系统的风机前端进风段和风机后端风管段分别进行数值模拟和流场分析。根据计算结果优化进风段的设计以降低进风阻力，并调整风管结构以满足IRCC-SP符号的风量要求。基于CFD方法设计的货舱通风系统顺利通过了IRCC-SP模型试验，模拟结果与试验数据吻合良好。研究表明，运用CFD方法进行通风系统分析，可以清晰地了解流场分布、通风阻力和风量分配等信息，以此评估通风方案的优劣，并指导优化设计提供。     

关于船舶CFD的现状和一些认识

本文简要综述了近年来船舶流体力学（CFD）的发展，介绍了船舶CFD在网格生成，紊流模式，自由面流动，并行计算，高雷诺数流动等方面的研究动态，本文还就国内船舶CFD的进一步发展，特别关于引进CFD商品化软件，给出了一些看法。     

计算流体动力学在潜艇水动力设计中的应用

过去和目前的潜艇水动力设计都是在大量的模型试验支持下，根据半经验理论方法进行的。但当预算送还和而严格限制模型试验范围时，这种方法就不能评价与传统设计极其不同的方案。目前数值方法和超级计算机技术意味着为以计算流体动力学（CFD）为基础的理论方法，提供一个实用的设计工具，可以弥补现有方法的不足。介绍自1996年英国防务评估研究机构在Haslar举行的Warship′96有关综合系统的会议以来，在潜艇，水面舰艇及其他海洋船舶上运用CFD计算方法的最新进展。CFD方法涵盖了自船模到整个实船的雷诺数范围，并且计算规模和复杂性仅受计算设备的有效性和费用限制。最近，在Haslar船池进行的带有和不带附体的轴对称体模型试验表明，力和力矩在抬首和埋首的测量值明显不同。描述了一项研究，旨在用考虑了支撑柱和自由表面影响的模型试验结果，并修正CFD预报值。同时也描述了如何把CFD技术与半经验方法和模型试验相结合地应用于设计过程中。当前，这种方法正用于在未建造任何比例模型之前，评估一艘新潜艇的设计方案。     

基于GA-BP神经网络的螺旋桨水动力性能预报方法

为了快速预报螺旋桨水动力性能，提出一种遗传算法优化BP神经网络（GA-BP）的螺旋桨水动力性能快速预测方法。采用计算流体力学（CFD）方法，使用FLUENT软件对P4119螺旋桨水动力性能进行仿真计算，结果表明CFD方法可替代敞水试验获取螺旋桨水动力性能。采用CFD方法计算100组不同系列螺旋桨的水动力性能，建立GA-BP神经网络螺旋桨水动力性能预测模型，以计算所得的100组数据为模型的学习样本，选择其中的80%为训练集，10%为验证集，10%为测试集，对比分析传统BP神经网络和GA-BP神经网络模型的预测效果。结果表明，GA-BP神经网络预测结果预测精度更高，能够满足快速预测螺旋桨水动力性能的要求。     

基于CFD的中低速Wigley船模黏性阻力

船舶阻力性能对船型参数的确定、船体结构的设计有重要影响。本文以Wigley船模为研究对象，采用CFD方法建立了行船阻力分析系统，以实际海况数据为依据，确定较准确的参数和边界条件，分析了不同航速（傅汝德数）下的低速行船阻力，并与理论公式对比分析。仿真测试结果表明：在实际海况数据下，CFD数值模拟阻力与理论ITTC公式计算的阻力误差在2%以内且发展趋势一致。本文的研究为采用CFD研究行船阻力奠定基础。     

ATB船组阻力特性与机理分析

对某铰接式顶推船（ATB）进行快速性试验，发现ATB船组的阻力小于单独驳船的阻力这一特性；以模型试验的数据为基础，建立稳定可靠的CFD方法，数值模拟的结果与模型试验吻合较好，继而运用CFD计算得到的局部微观流场对ATB船组阻力特性进行机理分析，为该类船型的设计提供很好的指导价值     

基于CFD的水下滑翔机水动力导数计算

水动力导数求解是进行水下滑翔机操纵性能分析的基础,为了快速预报水下滑翔机的操纵性能,开展基于CFD方法的水下滑翔机水动力导数计算研究。选用约束模型试验作为水动力导数求解方法,并给出其CFD数值模拟方法;以SUBOFF潜艇模型为例,进行约束模型试验的CFD数值仿真和水动力导数计算。计算结果表明,CFD数值模拟方法可用于水下潜器的水动力导数计算。采用CFD方法对水下滑翔机的斜航试验、纯横荡和纯首摇运动进行数值模拟,并利用最小二乘法拟合仿真数据得到水下滑翔机的水动力导数,为操纵性能分析提供支撑。     

船舶CFD不确定度分析方法述评

船舶CFD技术已越来越显示其"数值水池"的巨大潜力和广阔前景;CFD的不确定度分析也就成为"数值水池"实用化的技术瓶颈之一。以"量值溯源"为基础的测量不确定分析方法体系(如ISO-GUM)并不适用于数值模拟。自AIAA于1998年发布"CFD不确定度分析导则"以来,关于CFD不确定度分析的技术术语和定义已逐步取得统一。2009年ASME发布了"CFD不确定度分析标准"并成为美国标准,必将有力地推动CFD不确定度分析的广泛应用和方法统一。文中首先对AIAA和ASME方法进行了综述,重点评述了"数值计算不确定度"(numerical uncertainty)的评定方法;其后,对ITTC现有规程(2008年修订)以及最新进展进行了简要的总结。文中还对如何将CFD不确定分析与船舶CFD实际应用相结合的问题给出了初步建议。     

应用CFD阻力计算与模型试验结果的分析比较

本文利用CFD计算软件对一艘7000吨级油船进行阻力计算，通过对计算结果与该船的模型试验结果进行比较、分析，探讨利用CFD进行船舶阻力计算在工程实际中的适用性。     

基于CFD的潜艇操纵性数值仿真发展综述

潜艇操纵性是潜艇重要的综合航行性能之一,随着计算机能力的提升及计算流体力学理论的进步,基于CFD技术的潜艇操纵性预报已成为当前的研究热点。本文在收集分析国内外潜艇操纵性预报相关文献资料的基础上,分别介绍基于CFD的潜艇操纵性间接预报方法和基于CFD的潜艇操纵性直接预报方法的特点,对近20年来基于CFD方法的潜艇操纵性预报研究的若干热点问题及进展情况进行总结及展望。     

船舶CFD模拟不确定度分析与评估新方法研究

比拟测量不确定度,视CFD模拟结果为随机变量,阐述了CFD模拟不确定度的定义、来源、分类和表示形式.基于正交试验设计和方差分析方法,提出了CFD不确定度分析中验证的内涵及实施流程;基于统计推断理论,提出了CFD不确定度评估中确认的标准及判断程序.应用Fluent软件及文中所建方法,针对阻力系数和伴流分数进行CFD模拟不确定度分析评估的实例计算,给出了对模拟结果有重要影响的计算因子和交互作用以及各类不确定度分量的大小,并指出就目前采用的CFD模拟技术而言,尽管其结果的分散性或不确定度数倍于物理试验,但其近似性或可信度已可接受.     

大型巡航救助船快速性研究

结合大型巡航救助船的功能需求和主尺度特点，对其快速性能进行分析。运用计算流体力学(CFD)技术对原型方案的线型进行阻力性能计算，依据计算信息，分别对首轮廓线形状、球首、呆木以及支架进行优化，得到最终方案，阻力相比原型方案有了大幅降低。将最终方案进行模型试验，模型试验结果与CFD计算吻合良好，证明了本船所采用的优化方法是可靠可用的。     

CFD在船型优化中的应用

本文以 VLCC 型线开发与优化为工程背景,应用 CFD 方法对比分析了原型与优化船型的阻力性能,从而展现 CFD 软件 Shipflow 的功能及其应用。     

岸边集装箱起重机风载荷数值模拟研究

岸边集装箱起重机抗风性能设计是不可缺少的控制性环节。本文对65t-65m岸边集装箱起重机风洞试验的模型进行了计算流体动力学（CFD）数值模拟。通过计算几个典型的风向角和风速工况下起重机风洞试验模型，得到了丰富的流场及压力场信息，并绘制了速度分布和压力分布图。与风洞试验的数值对比，所得误差较小，说明使用CFD数值模拟的方法计算岸边集装箱起重机风载荷是可行的。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能。对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好。时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响。计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大。     

水管路消声器声学性能的时域计算及分析

将三维时域CFD方法应用于计算和分析水管路消声器的声学性能.对于直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器,在不考虑水的流动时,传递损失的时域CFD方法计算结果与频域有限元法计算结果吻合很好.时域CFD方法进而被用于研究流速对穿孔管消声器消声特性的影响.计算结果表明,介质流动增大了消声器的传递损失,特别是在高频区域;消声器的传递损失随流速的增加而增大.     

危险品运输货舱通风的优化设计

采用计算流体动力学（CFD）方法，用AIRPAK软件对10000TEU级集装箱船中的一个货舱在不同工况下的舱内通风效果进行模拟，从而合理的选择风机，达到最优化设计的目的。     

输液管道流固耦合的响应分析

采用结构有限元方法和流体CFD方法，研究变化流速下结构和流体的瞬态响应，实现管道与流体间的双向耦合，并得到管道位移、水动压力的时间历程曲线。通过MATLAB频域转换得到了结构和流体的响应频率。     

船舶性能核算的发展趋势

本文介绍在船型型线的研究开发中，利用船体型线生成交互设计、船舶工程CFD综合技术及船模试验三位一体的系统研究方法，优化船舶线型。     

船体绕流场及流噪声的CFD模拟方法

CFD数值模拟技术可以为船舶水下噪声水平和噪声传播提供高精度的预报,同时还可以洞察船体绕流场的变化。本文利用VOF方法与SSTκ-ω两方程湍流模型用于求解船舶非定常粘性流场,并结合FW-H方程进行噪声传播。基于Lighthill声类比理论,对不同球鼻首船型的噪声进行数值计算,对船体流噪声的空间指向性、近远场分布特性进行分析。计算结果表明,CFD技术可以用于模拟分析船舶的绕流场和流致发声问题,能够为低噪声船体线型设计提供参考。