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PumpLinx软件简介及其在船舶行业CFD仿真中的应用

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1. 船舶行业流体分析关注点及技术难点
随着计算机技术的发展, 通过仿真方法虚拟再现设备的工作状态已成为各研究单位的主要研究手段。数值仿真可以预测设备正常工作时的各个指标参数,研究设备尺寸参数对性能的影响,亦可分析设备故障状态下的指标变化情况,对故障排除具有较大的指导意义。
具体到船舶行业的流体分析,主要关注点总结如下:
船用泵阀部件的分析,包括各种油泵、液压泵、高压阀门、舵机部件等的流量、压力、速度特性分析,流量-压力等性能曲线分析,阀门动态特性分析, 高压喷射分析, 空化效应分析以及流体与其他学科的联合分析;
船用水下航行体部件分析,如螺旋桨/喷水推进器动力特性、空化性能分析, 水下航行体空泡/超空泡分析及与其他学科的联合分析, 如流噪分析;
船舶相关流体系统分析,如系统空化、水锤分析,系统压力脉动分析,匹配性分析,系统内详细的流场现象解析等;
船体设计分析,如船体速度分析,船体阻力分析,船体下沉和摇摆分析。
对于传统的 CFD 软件来说,进行船舶行业流体分析时,在网格建模、动网格描述、多相流分析及求解速度及精度上都有一定的局限性。在网格建模方面,船用流体机械结构复杂,且网格质量要求较高,部分机械网格尺度差异悬殊,因此, 对于船体或船用发动机部件的网格的加密控制,网格质量及数量的控制非常重要。
对于传统 CFD 软件而言,前处理工作不仅困难,并带来巨大的工作量;
动网格描述方面,螺旋桨、泵推、泵阀、船体运动等都需要用动网格描述,阀门的运动也需要用动网格描述,且必须考虑动力学关系,即船用机械分析涉及到多个自由度分析和网格运动,一般而言需要进行二次开发,难度较大;多相流分析方面,传统 CFD 软件对泵及螺旋桨的空化分析,水下物体的超空泡分析,以及船体自由液面的分析存在技术上的不准确性;
在求解速度及精度方面,船舶流体分析要求求解器具有一定规模的系统级分析能力,能准确描述多部件耦合的影响,传统的 CFD 软件难以胜任。


1楼2017-06-19 13:55回复
    针对上述技术难点,美国 Simerics 研发的 PumpLinx 软件可以较好地解决上述技术难题。该软件基于 A shok.Singhal 和 Jiang Yu 等人提出的全空化模型,可精确求解包括空化、超空化在内的运动机械的复杂流动问题。其内置的 VOF 模型在船体的阻力和速度分析方面获得了高度的吻合。 同时该软件内置了多种运动机械模板,模板将 CFD 分析的流程和规范以及动网格开发等内容全部内置在软件中,对于船用机械的 CFD 分析而言,大大降低了技术难度并提高了效率。


    2楼2017-06-19 13:57
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      PumpLinx 是 Simerics 公司的产品。Simerics 是一家美国的动力学软件/咨询公司,总部位于美国阿拉巴马州亨茨威尔市,它的使命是通过高效率、高精度的CFD 仿真工具来支持工程师的技术研发。Simerics 的团队由科学家和工程师构成,他们的核心成员早在 1980 年就是 CFD 软件开发和应用方面的先驱者。他们将自己的知识和经验与先进的计算物理、计算几何和软件工程相结合,给客户提供了新一代的仿真工具。Simerics 在 CFD 软件开发上坚持走面向企业用户的专业化道路,在航空、船舶、汽车、泵及工程机械行业都得到广泛应用。目前美国Flowserve、伊顿、格兰富集团等都是 Simerics 公司正式用户;在国内,中船重工 704 所、705 所、哈尔滨工程大学、哈尔滨工业大学、一汽富奥、佳木斯电机、北方发动机研究所、西安航空动力控制工程有限责任公司、北京长空机械厂、贵州红林机械等均是 PumpLinx 的正式用户。


      3楼2017-06-19 13:57
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        PumpLinx 是美国 Simerics 公司特别针对各种运动机械的流体力学模拟计算开发的 CFD 软件。PumpLinx 的核心部分是一个功能强大的CFD 求解器,可求解包括可压缩/不可压缩流体流动的传热、传质、湍流、空化、自由液面等在内的物理现象。在求解器基础上,PumpLinx 提供了多种运动机械模板,用于完成不同运动机械的网格生成、参数设置、非定常计算中动网格设置以及后处理数据自动采集等多项专用功能。它的目标是成为工程师最有力的数值模拟工具,帮助工程师更好的设计螺旋桨、喷水推进器、泵阀、压缩机以及船体等船用机械。


        4楼2017-06-19 13:57
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          PumpLinx 求解器是在传统的 CFD 求解器基础上进行开发和改进, 将其最新的数值技术与 PumpLinx 专有算法相结合,建立了一个比其它竞争对手更快速、更稳健的数值模拟工具。一般来说,在同等计算条件下,PumpLinx 计算速度比同类软件快 5 倍左右。 作为专业运动机械CFD仿真工具,PumpLinx可用于分析以下工程流体问题: 内流/外流 层流/湍流 多组分/多相流动 空化/气蚀 VOF 可压/不可压 亚音速/超音速 稳态/瞬态 导热/对流传热 多孔介质 浮力驱动流(重力效应) 旋转/平动等多自由度运动问题 PumpLinx 支持多核并行计算,以显著提高其计算速度,PumpLinx 结合强大的网格技术、快速的求解功能和并行求解能力,使得PumpLinx 可以有效实现三维系统级的 CFD 仿真,如 PumpLinx 已完成螺旋桨带船体仿真、喷水推进器整流场仿真、曲轴箱通风系统仿真、润滑系统仿真(包含油泵、阀门、管道及其他部件) 、冷却系统仿真等,实现了真正意义上的三维系统级仿真,并有效地为客户解决了实际问题。


          5楼2017-06-19 13:58
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            转自海基科技


            6楼2017-06-19 13:58
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              可以做船体分析吗?


              IP属地:江苏9楼2021-03-25 18:02
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