船舶CFD網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù)的開發(fā)及其應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的跳躍式發(fā)展和計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)的不斷提高，尤其是近幾年來，伴隨著一些商用CFD軟件的成熟，對(duì)流體力學(xué)問題的研究已進(jìn)入CFD時(shí)代。作為流體力學(xué)的一個(gè)重要分支，CFD正越來越受到人們的重視。就造船界的研發(fā)現(xiàn)狀來說，改進(jìn)CFD計(jì)算的精度、提高 CFD的利用效率、拓寬 CFD的應(yīng)用范圍有著十分重大的意義；而一個(gè)可以持續(xù)的研究熱點(diǎn)問題是將CFD應(yīng)用于船型優(yōu)化與新船型開發(fā)，即從流體力學(xué)最優(yōu)化的觀點(diǎn)出發(fā)，通過CFD計(jì)算和非

2、線性最優(yōu)化方法自動(dòng)求得最佳船體形狀。
　　網(wǎng)格生成是 CFD計(jì)算的重要環(huán)節(jié)，網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)CFD計(jì)算的精度起著至關(guān)重要的作用。然而，對(duì)于船體曲面這樣復(fù)雜的幾何形狀，生成高質(zhì)量的網(wǎng)格需要相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)和技能。一般情況，一名船舶CFD工程師為生成一套高質(zhì)量的混合型網(wǎng)格或分塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格需花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，這對(duì)船舶CFD的普及應(yīng)用是一個(gè)障礙。更進(jìn)一步，在將CFD應(yīng)用于船型優(yōu)化與新船型開發(fā)時(shí)，將花費(fèi)大量的時(shí)間完成許多相似船的網(wǎng)格生成，使數(shù)

3、值優(yōu)化船型的效率大大降低。
　　為提高船舶CFD計(jì)算及數(shù)值優(yōu)化船型的效率，本文開發(fā)了基于通用CFD前處理器Gambit的船舶混合型網(wǎng)格自動(dòng)生成程序HIGOT和船舶結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格自動(dòng)生成程序SUGOT。程序HIGOT和SUGOT從描述船體曲面形狀的IGES文件入手，根據(jù)船體曲面的點(diǎn)線面信息，生成批處理文件，啟動(dòng)Gambit自動(dòng)運(yùn)行批處理文件并更新點(diǎn)線面信息，根據(jù)船體曲面形狀特性、計(jì)算要求等條件，軟件通過參數(shù)化來控制并完成計(jì)算區(qū)域的劃分、

4、網(wǎng)格生成及邊界條件的設(shè)置。
　　以 KVLCC2M、TEU3100和另一艘集裝箱船船模 IGES文件校驗(yàn)程序。針對(duì)KVLCC2M就CFD阻力性能預(yù)報(bào)和操縱性能預(yù)報(bào)的網(wǎng)格依賴性做了研究；對(duì)TEU3100，深入討論了船體尾部變形對(duì)船舶阻力性能、操縱性能，特別是對(duì)推進(jìn)性能的影響；對(duì)另一集裝箱船，就混合型網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在自由面預(yù)報(bào)方面的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。
　　結(jié)果表明，軟件HIGOT和SUGOT能實(shí)現(xiàn)普通船舶CFD計(jì)算用網(wǎng)格的自動(dòng)