关键要点

• 船体是船舶或船舶与流体接触的主要部分。 

• 理想的船体形式可减少阻力，同时提高船舶在不同海洋条件下的速度、效率和机动性。 

• CFD 模拟有助于运行海洋结构与流体之间相互作用的多次迭代，以确定作用的水动力，直到找到理想的船体形状优化参数。 

用于船型优化的船舶模型

与水接触的船舶或海船的主体是船体。它的作用是覆盖和保护船舶的内部空间、机械和部件，但这并不是它的全部作用。它还用于提供结构支撑，减少阻力和振动，并确保船舶的浮力和稳定性。

然而，船体周围的流体流动行为会显着影响船体功能的实现方式。船舶工程师需要研究不同的船体形式选项或船体形式优化程序，以满足不同海洋条件下所需的性能规格。在本文中，我们将了解用于船体形状优化的计算流体动力学 (CFD) 方法如何能够提高船舶的水动力性能。 

精心设计的船体的重要性

船体是关键部件，其设计直接关系到船舶的性能、效率和安全。精心设计的船体表明：

这些设计特点通过提高速度和降低燃料消耗确保船舶的水动力效率。然而，必须仔细选择这些设计特征或船体形式，以满足不同类型船舶的特定性能要求。以下是最常见的船体形式：

了解这些不同的船体形式、它们与流体的相互作用以及诱导的流体行为对于确定优化标准以实现最佳可能结果非常重要。 

船型优化过程

船型优化过程涉及根据所需的稳定性和效率分析船舶的运行参数。这包括评估船体周围的流体流动模式和流体动力阻力，以确定最佳船体设计特征。CFD 是通过有效模拟简化船体形状优化过程的有效工具。它涉及以下步骤：

1. 创建船体几何模型。

2. 将几何体划分为有限的较小单元格，以便捕获所有流动特征。

3. 定义边界条件——指定作用在船体表面的流体的速度、压力和其他属性。

4. 执行模拟。使用Navier-Stokes 方程，可以确定船体周围的流场。可视化进一步促进了流动模式的探索以及阻力和推进力的计算。

根据模拟结果，可以优化船体形状以获得更好的性能和效率。可以重新运行模拟，直到确定船体设计的最佳变化。为了进一步提高性能，CFD 模拟还可以用于分析不同的螺旋桨设计 - 它们的形状和位置。 

船型优化的计算分析 

用于分析流体-结构相互作用的船体形式模拟

CFD 求解器（如 Fidelity 和 Fidelity Pointwise）支持虚拟设计和优化船舶设计，但假设是真实世界的操作环境。海洋工程师还可以使用Cadence Fine Marine Solver等专用工具来计算船舶所面临的不同流体动力学和空气动力学参数。

CFD工具的精细网格划分和仿真能力可用于分析船体与流体之间的流固耦合。推进力、阻力等的结果值可用于优化船体形状，即通过改变船体形状设计来减少阻力和提高效率。 

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