01. 波流耦合仿真

船舶水动力学分析中工况中垂荡和纵摇是影响船舶阻力最为关键的因素。当船舶发生大幅受迫运动时，不仅会影响船员舒适性，还会破坏船舶设备或影响其正常运转，严重时还会导致翻船事故的发生从而造成巨大的生命财产损失。此外，船舶在波浪中航行相较于在静水中所受到的总阻力有 15% ～ 30%的提升；为了精确估算燃油消耗和主机功率以满足能效设计指数( EEDI) 和能效运营指数( EEOI) 的要求，准备计算波浪中船舶的运动和阻力十分重要。

客户采用数值造波方法中的速度入口边界造波方法来模拟一阶 Stokes 规则波, 然后始终固定横荡、纵荡、横摇、艏摇 4 个自由度，分别放开和固定垂荡与纵摇运动来研究这两个运动的周期性变化。此外，在不同迎浪波长下，分析固定和放开自由度工况下的船舶的波浪增阻和运动特性。

客户可简便地激活Qflux在速度入口边界条件中的波浪模型，设置波长、波幅、水深等参数。此外，在网格运动属性中，输入质心坐标、转动惯量、运动约束条件等参数，进而完成动网格+6Dof参数的设置；最后，监测船舶的受力及其质心的运动参数，分析船舶在不同迎浪工况下的运动和阻力。

Qflux软件中数值造波设置便捷且高效，结合完善的动网格+6DOF功能，能准确高效地模拟船舶受迫运动的问题；相比于其他商业软件，其操作简单，界面清晰简洁，其友好的用户体验，极大的提高了船舶运动的仿真效率。

01. 案例概述

螺旋桨在水下工作时，由于压力面与吸力面的压差产生推力作用。但当吸力面压力低于水的空化临界压力就会形成气泡产生空化现象。空化的产生不仅仅会对螺旋桨的水动力性能产生的影响，由于气泡的不断的生成与溃灭，螺旋桨表面还会出现变形、材料剥蚀现象，同时还会产生很大的空化噪声。
目前客户主要采用的是模型试验与国外商业软件仿真的方式。模型试验主要在循环水槽中进行，通过摄像系统观察空化现象，比较难以定量分析。而仿真模拟主要利用VOF方法模拟两相流问题，基于空化模型模拟空化现象。

01. 案例概述

船舶操纵性关系到其航运安全性和经济性，全球每年20%的海运事故是操纵性问题所导致的，包括2021年3月“长赐号”在苏伊士运河搁浅事件。船舶操纵性包括机动性和航向稳定性两个矛盾体，且与船舶主尺度密切相关。船舶设计阶段需要对其操纵性给予充分的论证和评估。物理水池试验是目前常用的船舶设计方法，但成本高、效费比低，且存在尺度效应问题。基于CFD软件的数值水池正在成为船舶水动力学设计的重要手段。

KVLCC2是三大主力船型（邮轮/散货船/集装箱船）之一。艏摇是船舶操纵性的典型工况，船体将做大幅度6DOF运动，表面波系、水下绕流结构相对复杂，数值仿真难度较大，需要采用嵌套动网格、脱体涡模型等先进算法。本算例缩比1:100，模型水线长度Lpp=3.2m，吃水深度0.208m，Fr=0.142，Re~1.0e7；艏摇采用正弦运动模式，角度幅值为8°，横向位移幅值为0.2m，艏摇周期T=20s。