西门子旗下的CAE（计算机辅助工程）仿真软件主要包括以下几个产品：Simcenter 3D、Simcenter STAR-CCM+、Simcenter Nastran、Simcenter Amesim这些软件产品提供了广泛的仿真功能和工具，可用于不同领域的工程仿真，如结构分析、流体力学仿真、热传导分析、动力学分析等。它们能够帮助用户进行设计优化、性能评估和问题解决，提高产品质量和效率。

Star-CCM+在船舶行业的应用

 

在船舶行业中，Star-CCM+ 是一款被广泛应用于船舶设计和性能优化的计算流体力学软件。下面是一些在船舶行业中使用 Star-CCM+ 的应用和案例：

1.海水动力学分析

Star-CCM+ 可以对船体在不同运行条件下的流场进行模拟和分析，包括速度分布、压力分布、湍流特性等。这有助于设计师了解船体在正常运行、航行中和靠泊中的流体行为，帮助改进船体形状和船体部件（如螺旋桨、推进器等）的设计。

2.流阻分析与减阻优化

通过在 Star-CCM+ 中模拟船体在不同速度下的流场，可以评估船体的阻力和阻力分布。这有助于设计师找到减少阻力的优化方案，从而提高船舶的燃油效率和船速性能。

3.起泡现象研究

Star-CCM+ 可以模拟船舶在高速航行时的起泡现象，特别是泡沫阻尼对船舶性能的影响。这种现象在高速船和水下船体的设计中十分重要，因为它可以减少阻力、提高船体稳定性和减小噪音。

4.船舶推进系统优化

通过 Star-CCM+ 对船体和推进系统的耦合模拟，可以评估不同推进器的性能、推力和效率。同时，还可以对船体与推进器之间的相互作用进行模拟，以进一步优化推进系统的设计。

5.涡流和湍流分析

使用 Star-CCM+ 分析船体周围的涡流和湍流现象，可以帮助设计师了解这些现象对船舶性能的影响。这有助于改进设计，减少湍流阻力，提高船舶的操纵性和稳定性。

6.考虑多物理场耦合

Star-CCM+ 还可以模拟船舶行业中常见的多物理场问题，如结构与流体耦合、热传导与流体耦合、流体与湍流声耦合等。这有助于更全面地评估船舶的性能和可靠性，加强设计的合理性。

总结起来，Star-CCM+ 在船舶行业中的应用涵盖了船体流场分析、性能优化、阻力减少、推进系统优化、湍流和涡流分析以及多物理场耦合等方面。这些应用可以帮助船舶设计师提高船舶性能、降低成本和环境影响，同时提供更好的船舶操纵性、安全性和舒适性。

Star-CCM+在船舶行业的解决方案

 

设计电动船舶：运用仿真软件

利用集成式计算机辅助工程（CAE）的强大功能来设计和测试电动船舶

   

观看视频您将了解

• 如何利用Simcenter 的 CAE 工具套件，助力造船工程师了解电气化过程，并帮助他们更快地发现更好的设计？
  
• 了解造船厂如何利用 Simcenter 解决方案设计高效电动船舶的多种方式？
• 如何制造船舶电池组和电动螺旋桨电机的详细教程？
• 了解如何优化电动船舶设计以实现适当的安全裕度，使用全尺寸仿真测试其在各种海况下的性能，并获得对整个电动传动系统全新的洞察力？
• 使用CFD模型进行虚拟海试，弄清这艘船将如何在波浪中运行？

   

案例介绍

了解用Simcenter解决方案设计一艘电气化船舶的过程，通过详细介绍一个实际的例子来展示这个过程，也就是对这艘平底船进行电气化。

我们有一艘32英尺的平底船。它的设计速度为30节，最低要求是最高速度为40节，使用标准的柴油传动装置，大约重75至7700磅。但我们希望将这艘船电气化，使其100%依靠电池供电。

视频中关键词提取

海洋水动力学、裸船体分析、电气化船舶、船舶阻力、螺旋桨模型、推进器、电池组设计、电动船设计、虚拟海试、船体厚度、电动马达、电机设计、电池失控、电力驱动系统

这个过程中使用的所有应用程序

我知道很多不同的软件在这里。我们最初是用Simcenter STAR-CCM+做CFD分析，这是我们的CFD软件。所有的系统建模和电动传动系统是用Simcenter Amesim建模的。结构模型是用Simcenter 3D建模的。我们使用的CAD系统是Simcenter NX，然后从电动机设计开始，我们使用西门子Motorsolve。然后，为了进行优化，我们使用了HEEDS MDO，这也是西门子的产品。

   

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视频提问环节

提问：你们是如何将CAE整合到CAD中的？

你需要的最初步骤是有一个CAD模型，至少有船舶的初始结构，然后你可以与任何供应商合作，以获得你的传动系统或推进器或什么的所需的规格，将它们整合在一起。如果你使用西门子NX，西门子NX可以将他们的模型无缝导入STAR-CCM+,到Simcenter 3D。当然，我们也可以从任何其他CAD软件读入几何图形。

提问：你们只考虑电动马达的电池？那燃料电池技术呢？

是的，在这个例子中，我们决定只专注于电池。我们想看看我们是否能制造出百分之百由电池驱动的船只，但同样的框架可以用来研究任何其他电机或燃料电池设计。这个过程或多或少都是一样的。你可以开发一个燃料电池模型，将其导入Amesim模型，并将其纳入你的驱动系统建模。我们也有工具可以在Simcenter STAR-CCM+中进行燃料电池的详细设计。如果你对燃料电池感兴趣，你可以做这个。同样，如果你也想看看电动和内燃机耦合在一起的混合电机，我们也可以用同样的一般框架做。

提问：推进器和船体的相互作用是完全通过共同仿真完成的，还是有耦合模型可用？

都有。如果你想真正得到你的推进器和船体相互作用的绝对细节，你可以将系统模型导入CFD模型，这将考虑到这一点。另外，如果你想反着做，将阻力数据导入Simcenter Amesim，那么在推力推导和船体相互作用的指标上可以有一些模型和假设。  

提问：你能阐述一下从STAR-CCM+到 Amesim的FMU吗？  

我们并没有从STAR-CCM+到 Amesim做FMU，但我们确实从 Amesim到STAR-CCM+做了一个FMU。我们正在做的是，不是仅仅依靠电阻数据来计算电气化传动系统所做的任何事情，我们现在创建一个接口，将Simcenter Amesim连接到STAR-CCM+，现在我们通过该FMU接口将系统模型导出到STAR-CCM+。然后，FMU接口有来自CFD仿真的关键参数，并通过将CFD模型中的参数链接到该系统模型中而被送入该系统模型。然后，随着CFD模型在每个时间步的迭代，该系统模型将得到更新，你可以得到实时操纵、航海仿真之间的实际互动，并实际得到你的电力驱动系统所做的动态效果。然后这些影响被纳入到CFD模型中。