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。
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。