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STARCCM+在船舶快速性预报中的应用
王永生易文彬彭
软件使用感受
软件更新较快，各种新技术应用较快
网格生成速度快，支持网格种类多
有专业的船舶/海工模块，操作简单
技术支持专业水平较高，反馈及时
案例验证
DTMB5415船模
船模网格
船模兴波预报
案例验证
KCS船模裸船
KP505螺旋桨模型
案例验证
KCS船模+KP505桨自航
案例验证
LR船级社实船试航
Lpp=138m
MRF方法
切割体网格节点数为1091万
SM方法
案例验证
未考虑姿态变化及粗糙度（计算值）
航速转速阻力推力力矩功率T/R
（kn）（rpm）(kN)（kN）（kN*m）（kW）
0.2s+MRF11.591.1264.1255.7144.11374.70.97
0.01s+SM11.591.1261.6271.8154.01469.51.03
试航测量值
转速（rpm）航速（kn）预报误差（%）力矩（kN*m）预报误差（%）
91.111.58-0.7165.2-6.7
研究案例
喷水推进泵选型设计
边界
层计
算模
块
研究案例
泵的空化性能数值分析
均匀进流
不同进速比下叶轮空化面积
非均匀进流
研究案例
进水流道的参数化设计
研究案例
出流均匀度的评估
??
流动分离程度的评估
1
Q
??
(u
dA
U
2
)
dA
研究案例
泵桨混合推进
研究案例
进水流道格栅涡激振动模拟
研究案例
喷水推进推力减额计算研究
裸船和自航时船尾板的水气分布
阻力系数验证流量系数验证推力减额验证
心得体会
物理模型：两相流模型，湍流模型，界面捕捉，6自由度运动，波浪模型，推进器模拟；
数
值
水
池
数值方法：如控制方程的离散方法，代数方程的数
值解法，时间离散格式，网格的生成与优化；
高性能计算，并行计算。
心得体会
滑行艇计算问题
船底出现异常水气分布，影响了艇体阻力预报和喷水推进器推进性能的预报。
心得体会
VOF界面插值格式影响
滑行块几何模型底部水气分布（Geo-Reconstruct）
底部水气分布（RevisedHRIC）底部水气分布（CICSAM）
心得体会
网格类型影响
底部水气分布（切割体-中等）底部水气分布（切割体-加密）
底部水气分布（多面体网格）底部水气分布（四面体网格）
心得体会
网格密度及时间步长的影响
心得体会
心得体会
KP505
转速n=14rps
直径D=0.25m盘面比AE/A0=0.8
叶片数Z=5
心得体会
螺旋桨计算
10KqEta0
Kt
某实尺度及模型桨敞水性能（缩尺比1:20）
基于SST湍流模型计算的桨尺度效应大于传统经验公式修正。
心得体会
?层流模型与层流-湍流转捩模型计算的结果都与实验结果
匹配良好.
?与实验匹配度高的仿真，都预测出较强的径向流动速度
分量。这是由于边界层内离心力的主导作用引起的.
laminar-turbulent
transition
?纯湍流模型的仿真在模型尺度是不能捕捉到径向流动的.
?参考文献：NorbertBulten，如何利用CFD改善螺旋桨
性能以提高船舶推进效率。
Ktp-measurement
10Kq-measurement
Eta0-measurement
Ktp-turbulent
10Kq-turbulent
Eta0-turbulent
Ktp-laminar
10Kq-laminar
Eta0-laminar
Ktp-transitionfullyturbulent
10Kq-transition
Eta0-transition
00.20.40.60.811.2
Advanceratio,J[-]
心得体会
模型桨存在较大面积的层流
区域，采用层流-湍流转捩
模型预报的桨叶表面流线与
实验值较为接近。
参考文献：BhattacharyyaA，
KrasilnikovV，SteenS.Scale
effectsonopenwatercharacteristics
ofacontrollablepitchpropeller
workingwithindifferentduct
designs[J].OceanEngineering，
2016，112:226-242.
心得体会
锁轴拖桨计算
RANS？DES？LES？
拖桨阻力稳态RANS预报结果：正螺距零螺距负螺距
拖桨阻力试验结果：零螺距负螺距正螺距
感谢大家聆听，
敬提宝贵意见！
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