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海军陆战队

通过数字拖船测试,可以在更短的时间内改进船体设计。通过数值波箱测试研究可操纵性和结构载荷。

 
  • 海上风力发电机设计
  • 海上波浪能装置设计
  • 控制系统优化
  • 系泊设计
  • 深水O&G Flow Assurance
  • 船体流体力学
  • 海上保管
  • 结构载荷
  • 波附加电阻
  • 波浪能设备性能

一百多年来,实验性的拖船和波浪池为海军建筑师和海洋工程师提供了一种可靠的方法来预测海上航行船舶的性能。 这些方法既昂贵又费时。 如今,以计算流体动力学形式进行的数值建模正在极大地改变船舶设计和优化的过程。


数值拖船-水动力性能优化

一百多年来,实验性的拖船和波浪池为海军建筑师和海洋工程师提供了一种可靠的方法来预测海上航行船舶的性能。 牵引箱已经用于阻力和推进力测试,以确定需要多少功率才能达到保证的速度。 性能取决于船体,推进系统和流体动力环境之间的非线性相互作用。 为了高精度地预测容器性能,必须对所有这些相互作用进行详细的建模,从而导致昂贵且费时的实验模型构建和测试程序。 这些成本导致实验测试在设计周期中相对较晚地部署,以验证已建立的设计,而不是从头开始真正优化设计。 鉴于当前对节能船的需求,这种早期优化变得越来越重要。 

计算流体动力学 (或天下足球)现在是实验测试的公认替代方案,它提供了一种“虚拟”模型,可以在设计过程中更早地以较低的成本进行部署。 然后,海军建筑师和海洋工程师可以采用多种“假设”方案,并利用所得的工程数据来改进设计。 此外,天下足球具有与标度无关的结果准确性的明显优势。 在某些行业,例如 设计参加美洲杯的高性能船只,数字牵引车已经完全取代了实验牵引车。

现代天下足球方法自动解决了6自由度血管运动。 动态流体-主体相互作用模型整合了在每个模拟时间步长作用在容器上的力,并相应地调整了容器的位置和方向。 诸如时间相关的船舶动力学和船体性能之类的输出是默认输出,静态照片和视频形式的图形表示也是如此。 通过有效使用,数字拖曳罐通过提供更精细和优化的设计而需要进行更少的修改以满足合同义务,从而减少了物理拖曳罐测试的数量和成本。 

数值拖船船体阻力天下足球仿真

数值拖船船体阻力天下足球仿真

数值波浪油箱-海上维护,结构载荷,&波附加电阻 

多年来,实验性波箱已用于许多商业目的。 最常见的是,它们用于分析航海性能,波浪冲击载荷和波浪附加船体阻力。 近年来,随着对化石能源和可再生能源的深水生产的兴趣日益增加,波浪罐的测试不断增长。 如同对数字拖船的讨论一样,现在可以部署数字波船(NWT)来实现许多相同的目标。 只有天下足球技术的最新进展(例如,覆盖网格方法的发展)才使这种模拟首次可行。 

海上航行性能包括船舶在风,浪和海流中的运动。 通常在不规则海域以恒定的螺旋桨公转,速度(即螺旋桨公转),海况和遇到的角度在测试序列中变化的情况下,使用自由运行模型进行标准的海上维护测试。运动和加速度, 并记录了撞击,螺旋桨的出现以及绿水的运输。 可以对海上结构(例如FPSO,FSO或半潜式)的塔楼或散布式停泊以及并排或串联连接的海上结构的耦合动态运动进行建模。 

在大浪中大的起伏和俯仰运动会导致船体表面以足够高的相对速度撞击水面,从而导致非常高的局部压力。 作用在结构上的撞击力会引起振动,甚至造成损坏。 局部力或压力的测量有助于确定临界载荷。 对于海上结构的测试,可以同时模拟由风海,涌浪,风和洋流组成的复杂环境。 

通常,船舶在设计时会着重于在平静水中的性能。 但是,应考虑操作条件,包括由于波浪引起的额外阻力,因为它是船舶经济性能的重要因素。 还可以针对规则波浪或不规则的长波海进行头部波浪中的自推进测试。 平均推力,扭矩和螺旋桨转速以及船舶的运动和加速度是典型的输出。通常,这些测试会得出速度功率预测,其中包括风力对满量程船舶的影响。

海上风能和波浪能装置-能量吸收,最大负荷,系泊设计&控制系统优化

清洁可再生能源是世界头等大事之一。 可再生能源不仅可以减少我们对基于碳的能源的依赖,还可以帮助确保我们的能源安全并增强当地经济。 特别是海上风能和波浪能是非常需要的资源。 海上风能和波浪能发电场为清洁,丰富,环境友好和可靠的公用事业规模发电提供了最佳的新机会之一。 

波能转换器的数值波箱测试

波能转换器的数值波箱测试

设计能够在海上部署的恶劣条件下,同时经济地生产可再生电力的设备,对开发商来说是巨大的挑战。 风能和波浪能设备与海浪产生的力之间极其非线性的相互作用以及所经历的各种条件,驱使人们对高级数值建模技术的需求超出了海洋设计中经常使用的线性分析的范围。  天下足球,再加上其他计算工程技术,例如控制系统建模和 计算结构力学 与物理波箱测试相比,可以在更少的时间和成本下提供评估早期概念设计所需的分析。