使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 对 SA Agulhas II 进行

介绍

船舶 CFD 技术的突破性进步已经取代了古老的拖曳水池测试技术。在设计船舶原型时，会考虑海浪运动来确定船舶的尺寸。为此目的使用牵引水箱测试面临下坡路，因为在得出最佳设计结论之前测试多个模型既昂贵又耗时。如今，左移方法正在慢慢实现并应用于海洋工业以缩短上市时间，因此，CFD 工具被广泛用于船舶设计周期中故障的早期预测。

以下示例展示了使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 研究 SA Agulhas II 的耐波性： 

图 1.   SAA II 船在南极洲救援航行期间的图像。

关于 SA Agulhas II

SA Agulhas II，SA 的继任者。Agulhas 是南非的破冰补给船和研究船，由 STX Finland 于 2012 年建造，归南非环境事务部 (DEA) 所有。2022 年 2 月至 2022 年 3 月，SA Agulhas II 使用潜水器定位了 1915 年被冰山撞击后沉没的 Shackleton 船 Endurance 的残骸。目前，斯泰伦博斯大学的声音与振动小组 (SVRG) 正在研究 SA Agulhas II 的耐波性，他们正在使用 Cadence CFD 工具完成这项任务。

使用 Cadence Fidelity FINE/Marine 的好处

Cadence Fidelity FINE/Marine 提供从几何准备到后处理的无缝工作流程。使用 Cadence CFD 工具，SVRG 团队生成了一个高质量的网格，该网格由非结构化的全六面体网格组成，具有各向异性的单元细化，同时对单元分布具有高度控制。使用 HEXPRESS 中的膨胀技术可以精确解析边界层，保持第一个单元格大小，这对湍流建模至关重要，并确保平滑过渡到 Euler 网格。

图 2. SAA II 的表面网格

通过自动化过程，C-Wizard大大缩短了完整 CFD 仿真设置的工程时间。由于用户收到了所需模拟的完整定义，包括数值方面，因此节省了设置数值参数所花费的时间。

结果

对于设计吃水条件，图 2(a) 和 2(b) 分别描绘了 SAA II 在 12 公里处的行进射击和 1671 平方米的湿表面区域，显示船首喷水。

                          

 

图 3. (a) SAA II 以 12 公里的速度行驶（左），(b)计算出的 1671 m2 润湿表面积（右）。

在用于耐波性的非定常模拟中，提高了精度和网格密度，记录了 126 m 的波长，导致波浪周期和相遇周期分别为 9 秒和 6.3 秒，波高约为 1.6 米。虽然这些是规则的波浪，但观察到异相响应，SVRG 团队将在他们即将开展的工作中更详细地调查，其中将实施附属物和不规则海波谱，以及 SAA 的波涛汹涌的海况二、操作。

结论

Cadence Fidelity FINE/Marine 工具可以成为不同船舶设计的学术和商业研究的救星。C-Wizard 工具可以简化从几何体清理到后处理的整个工作流程，确保有限的人为干预和更快的结果时间。在高振幅强波的情况下，网格变形算法经常受到挑战。为此，FINE/Marine 已经在许多配置上进行了测试，并且已经实施了必要的模块来解决可能存在的缺点。