STARCCM船舶与海洋工程行业解决方案Word文件下载.doc
- 文档编号:13071003
- 上传时间:2022-10-04
- 格式:DOC
- 页数:16
- 大小:16.89MB
STARCCM船舶与海洋工程行业解决方案Word文件下载.doc
《STARCCM船舶与海洋工程行业解决方案Word文件下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《STARCCM船舶与海洋工程行业解决方案Word文件下载.doc(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
STAR-CCM+软件的特点及优势:
1)一体化工作环境,业界首款支持网格并行生成的CFD软件。
2)面向对象的图形用户界面,拥有数据管理系统,并可以轻松实现用户子程序,Java语言描述;
3)大规模并行计算能力,是世界上首款支持计算10亿个网格的软件;
4)连续介质力学数值技术(CCM);
5)多面体网格和六面体为核心的多面体网格技术。
独有的网格技术,改变传统CFD网格生成耗时的缺点,可以高效自动生成网格。
6)用户子程序,Java语言描述。
更加方便快捷的帮助用户自定义边界条件、源项和后处理函数等操作。
7)STAR-CCM+软件的算法在收购船舶专用流体力学软件COMET之后,充分继承了COMET的优点,并在网格叠加技术上做了更多的开发,非常适合用以研究船舶在波浪中的6自由度运动。
解决方案
船舶性能
a.船舶快速性研究
»
船舶阻力预报
兴波阻力计算
总阻力系数计算
上层建筑风阻计算
各种新船型开发(小水面双体船等)
船舶首部、尾部形状优化
b.船舶稳性研究
船舶在波浪中的运动(横摇,纵倾,6自由度)
新船型耐波性研究
船体受波浪抨击载荷研究
图1:
利用STAR-CCM+软件特有的DFBI模型辅助船舶设计,可以提高船舶在恶劣海况下的航行安全
液体舱晃动模拟
船舶附体研究(如减摇鳍)
c.船舶操纵性能研究
船舶螺旋桨性能研究(推力曲线计算,伴流分数计算)
新型螺旋桨性能研究(喷水推进器,导管桨,表面桨,POD桨)
舵性能研究
船-桨-舵相互干涉研究
操纵性研究(如回转半径)
船厂、船台建筑
船厂车间,船台通风模拟
车间,船台焊接有害气体的驱散
火灾模拟
逃生模拟(VE模块中Simulex)
海洋工程
海洋平台的风环境研究
海洋平台在波浪中的受力分析
海洋平台在恶劣海况下的上浪模拟
人造工程对海洋生物的影响分析
海水净化和淡化工程研究
图2:
DFBI模型处理动网格问题比其他CFD软件简单,并且所耗费的时间要少得多。
其他
帆船、赛艇的CFD分析
快艇、救生艇的CFD分析
潜艇的性能分析
舰船数值模拟分析
图3:
挪威Agder大学利用STAR-CCM+软件中的DFBI模型对恶劣海况下救生艇抛射入水过程分析
DFBI模型的介绍
CD-Adapco负责产品管理的副总裁说:
“新DFBI模型的突出优点在于它可以用于对由流体流动引起的物体运动进行6自由度的模拟,其过程与模拟流体流过同样物体的定常流动一样,不需要用户附加任何操作。
DFBI模拟中网格生成过程与简单非移动计算中的网格生成完全相同,并且DFBI模型可以不需要像其它CFD工具那样使用复杂耗时的网格再生方法完成模拟计算任务。
”
STAR-CCM+在处理流体流动和固体运动时采用完全隐式的耦合迭代方法。
每步迭代中求解器通过对物体表面压力和摩擦力的积分求得作用于物体合力,用于求解物体在6自由度内的速度、加速度和运动。
网格的处理主要通过几种不同的网格自适应方法来处理网格随着固体运动所引起的位置的改变,如平移和转动整个固体区域的网格,转动时利用slidinginterface来变形网格。
这样在每个时间步内反复迭代,直到收敛。
这种方法的采用保证了在求解过程中,求解器不受时间步长大小的限制而影响其稳定性。
STAR-CCM+软件为船舶行业提供了完整的解决方案
DFBI模型可以用于模拟任何由流体引起的无约束的固体运动。
尤为重要的是,将DFBI模型与STAR-CCM+中强大的自由液面模型结合使用,可以用来模拟船舶漂浮在海面上的6自由度运动现象;
基于势流理论的计算方法是无法解决这些高度非线性现象,如波浪的抨击,船舶穿浪现象,船舶入水、出水现象,甲板上浪现象等等。
STAR-CCM+模拟船舶的运动没有任何限制,因此可以轻而易举的完成船舶耐波性,操纵性包括翻船等现象。
同时,STAR-CCM+还包含了一个造波机边界条件,用户只需通过GUI简单的参数设置,就可以在边界上定义线性波和Stokes5阶非线性波作为来流进行计算。
STAR-CCM+作为新一代CFD软件,除了其功能之强大,算法之先进,稳定性之好等特点外,其强大的网格生成功能更是功不可没。
在STAR-CCM+3.04的版本中,自动的六面体网格生成器得到很大改进。
新版本3.06中,用户可以在不牺牲计算精度的情况下,拥有更灵活的控制网格数量的方法,可以在任意指定的方向上细化网格。
这对于模拟自由液面和外部空气动力学问题非常有用。
图4:
法国船级社DNV和德国劳氏船级社分别采用STAR-CCM+软件来分析抨击载荷和晃动对船体结构的影响
成功案例
世界上最快的生态船――“地球竞赛”号
2007年12月20日,新西兰航海家和环境保护家皮特·
贝修恩驾驶以人体脂肪为动力的生态船“地球竞赛”号,从西班牙的瓦伦西亚出发,耗时65天,完成了一次环球航行,全程约4.5万公里。
并打破了此前由英国“有线和无线冒险者”号于1998年创造的动力船75天的环游世界记录。
最与众不同的是,“地球竞赛”号完全利用人类脂肪转化成的生物燃料作为动力来源,所采用的燃料百分之百环保,而且碳的排放量为零。
完成此次环球旅行总共需要7万生的生物燃料,也就是说,贝修恩需要胖子志愿者们捐献大约7万公斤的脂肪。
为了能募集足够的脂肪生物燃料,贝修恩身先士卒,主动躺到了手术台上。
然而整形医生尽管做了很大努力,从他体内抽出的脂肪也只够制造100毫升的生物燃料。
这艘被英国《泰晤士报》称为世界上“最知名同时也是最‘绿’的”机动船造价240万美元,集多项先进环保技术于一身。
例如,汽艇动力来自低排放引擎,而且使用100%生物柴油;
汽艇船体使用无毒防污油漆;
船体采用穿浪型外形设计,确保汽艇在行驶过程中更加平稳。
根据官方网站提供的数据,“环球比赛”号长约24米,宽约7米,吃水深度1.3米,排水吨位10吨,最高速度45节(约每小时90公里),加满油一次航行距离达6000公里。
此外,这艘“绿色”汽艇还堪称最“酷”的船只之一。
船身呈三角形;
尾部探出两只左右对称的“翅膀”,如同飞机尾翼;
翅膀前下方伸出两只“手臂”,如同两只天鹅探颈饮水。
远远看去,“环球比赛”号颇具科幻飞船的味道。
如图5所示。
图5:
“地球竞赛”号的外形和实航过程中的英姿
“环球竞赛”号在大海中穿浪行驶时是否如想象中那么平稳,请让STAR-CCM+来告诉您真实的情况。
CD-adapco公司拥有27年软件开发经验,长期致力于为船舶工业开发一流的流体,应力模拟软件。
现在无论是大型船厂、船舶科研院所还是船用配件企业,利用CD-adapco公司开发的软件进行船舶设计和可靠性研发已经成为业界趋势。
众多用户利用STAR-CCM+这把利器,解决船舶行业前沿问题,已经取得了很多成功的效果。
利用STAR-CCM+软件进行“地球竞赛”号的研发便是其中一个典型案例。
模拟过程中考虑到以下几种现象
1、艏部弦外抨击载荷模拟
船舶在开阔水域不规则波浪中航行时,艏部弦外抨击载荷效应引发的垂荡现象是影响船舶航行姿态的重要因素
2、纵倾和横摇现象的模拟
由于受风、海浪等外力作用,船舶在航行时将发生一系列复杂的运动,包括横摇、首摇、纵摇、横荡及其相互耦合运动。
利用全耦合的模拟技术不仅可以考虑波浪对船体的影响,而且还可以考虑波浪对船舶运动的影响。
计算模型:
3、波浪载荷对结构变形的影响船舶在波浪中的不规则运动将对船体结构带来不规则的外加
作用力,这些作用力对船体结构带来疲劳损伤,这将给船舶航行带来潜在的危害,为了更好的评估船舶的安全性,STAR-CCM+软件开发了基于流体计算网格的应力求解器,用户可以在同一套网格下利用CFD的计算结果求解船体所受的外力。
大大方便了用户的操作。
本案例计算说明
求解器:
STAR-CCM+
网格:
600万Trim网格
湍流,自由液面,DFBI模型,边界造波功能
非定常
后处理:
fieldview软件
计算时间:
4个CPU,8个小时完成
更多技术细节,请致电cdaj-china公司
图6“地球竞赛”号在波浪中的动态仿真
潜艇的操纵性数值分析
疯狂的伊万(CrazyIvan)也称俄罗斯大回转是美国海军在冷战时期针对苏联的潜艇而开发的军事专业术语。
此用语是指苏联潜艇所用的一种计谋,即在潜航中的苏联潜艇会突然急速转弯,以探察自身是否已被其他潜艇所跟踪、盯航。
苏联潜艇急速转弯有其理由,这里牵涉到挡音区所造成的声纳系统监测限制。
航行时潜艇自身的螺旋桨叶片在旋转推进时会产生噪音,这股噪音会造成声纳在监测方位上的扭曲,特别是装在潜艇前端位置的主声纳几乎无法感测到正后方的声音,正后方成为听辨上的死角,此在潜艇领域的术语中成为挡音区。
所以苏联潜艇的急转是为了查看自身是否被其他潜艇盯航,用转航来改变声纳的监测角度,以探察原有的死角位置是否有敌舰,而且必须是急转,若是缓慢转弯则敌舰扔可以从容跟随转弯,持续处在安全的挡音区内而不备察觉。
跟盯时因遭遇疯狂伊万而导致相撞并非理论推测,且确实发生过.1970年,美国海军的核能动力攻击潜艇就因此与苏联海军的核能动力巡弋导弹潜艇相撞,并致使美国海军的潜艇
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- STARCCM 船舶 海洋工程 行业 解决方案