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基于RANSE的螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究 被引量：4
1
作者 金奕星 吴乘胜 +1 位作者 王建春 王星 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期18-29,共12页
本文采用基于RANSE的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟研究,求解器采用基于Laplace权函数插值计算的交界面方法,实现不同计算域之间的耦合计算。以典型螺旋桨模型为对象,研究不同计算方法、网格形式,以及交界面位置对... 本文采用基于RANSE的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟研究,求解器采用基于Laplace权函数插值计算的交界面方法,实现不同计算域之间的耦合计算。以典型螺旋桨模型为对象,研究不同计算方法、网格形式,以及交界面位置对计算结果的影响,通过多方案的对比计算与分析,验证了Laplace权函数插值方法能够提高螺旋桨敞水计算稳定性,保证计算精度。同时给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案,并采用推荐计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,结果与试验数据符合良好,初步建立了基于该水动力学CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法。 展开更多
关键词 螺旋桨敞水 多参考系方法 滑移网格 Laplace权函数 交界面方法
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加装节能导管的典型散货船自航CFD模拟与节能评估 被引量：3
2
作者 余昕 吴乘胜 +1 位作者 金奕星 邱耿耀 《船舶》 2022年第5期48-58,共11页
节能效果的准确预报评估,对于船舶加装水动力节能装置而言非常重要。该文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管的CFD计算分析研究:首先,开展了不同湍流模型、不同网格下带与不带节能导管的船模阻力数值计算,并对尾流场模拟... 节能效果的准确预报评估,对于船舶加装水动力节能装置而言非常重要。该文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管的CFD计算分析研究:首先,开展了不同湍流模型、不同网格下带与不带节能导管的船模阻力数值计算,并对尾流场模拟结果进行了分析;然后,基于对船模阻力、流场计算结果的分析,选取了标准k-ε 和RNG k-ε 2种湍流模型开展了船模自航的CFD模拟;最后,基于自航模拟结果预报了加装节能导管的节能效果,与模型试验结果相当接近。研究表明,文中的CFD计算方法可以用于肥大型船舶加装节能导管的节能效果预报评估。 展开更多
关键词 节能导管 散货船 自航 计算流体动力学 标模JBC
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典型散货船加装节能导管节能效果数值评估研究
3
作者 金奕星 吴乘胜 余昕 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期959-973,共15页
节能效果的准确预报是船舶加装节能装置的重要依据,然而节能效果的评估涉及船体、节能装置、螺旋桨相互之间复杂的流动干扰问题,准确预报的难度很大。本文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管前后节能效果数值评估研究。首... 节能效果的准确预报是船舶加装节能装置的重要依据,然而节能效果的评估涉及船体、节能装置、螺旋桨相互之间复杂的流动干扰问题,准确预报的难度很大。本文以国际标模JBC为对象,开展典型散货船加装节能导管前后节能效果数值评估研究。首先开展不同湍流模型、不同网格下加装节能导管前后的船模阻力数值计算,并对尾流场模拟结果进行分析,研究湍流模型和计算网格对计算结果的影响;随后开展JBC螺旋桨模型敞水性能数值计算,验证本文所采用计算方法可用于多体相对运动问题的数值模拟。基于上述研究,选取标准k-ε和RNG k-ε两种湍流模型开展船模加装节能导管前后的自航CFD模拟,并基于船模自航数值模拟结果预报出加装节能导管的节能效果与模型试验结果相当接近。研究工作表明,本文的CFD计算方法可以用于船舶加装节能导管节能效果的预报评估。 展开更多
关键词 节能导管 自航 螺旋桨敞水 交界面 数值评估
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面向交界面网格的超网格算法研发及CFD应用
4
作者 余昕 吴乘胜 金奕星 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期233-246,共14页
交界面网格是一种广泛应用于船舶CFD模拟的技术,其中网格间的插值算法是决定不同计算域之间流场信息传递精度的关键因素。论文面向船舶自航等复杂CFD模拟的应用需求,以开发交界面网格的高精度、守恒型插值算法为目的,开展超网格算法研... 交界面网格是一种广泛应用于船舶CFD模拟的技术,其中网格间的插值算法是决定不同计算域之间流场信息传递精度的关键因素。论文面向船舶自航等复杂CFD模拟的应用需求,以开发交界面网格的高精度、守恒型插值算法为目的,开展超网格算法研究。介绍了超网格的概念和超网格算法的实现流程,包括贡献单元搜索与筛选、超网格生成、几种典型空间曲面交界面及其组合的处理及通量输运与重构方法。着重解决曲面交界面网格不共形的问题,以及圆柱形、圆锥形、圆台形及其组合体的超网格生成算法,并用典型分布函数测试和验证算法的精度和守恒性。对一艘散货船JBC船模开展了带与不带节能导管的自航CFD模拟和节能效果评估,与非守恒性插值算法模拟以及模型试验结果的对比表明,论文研究开发的超网格算法能有效提高自航模拟和节能效果评估的精度。 展开更多
关键词 超网格 交界面网格 自航 节能导管 CFD模拟
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水面船形状因子的CFD计算研究 被引量：3
5
作者 王星 吴乘胜 +2 位作者 赵峰 王建春 金奕星 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期1488-1497,共10页
本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究。为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器。针对KVLCC2、KCS和“育... 本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究。为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器。针对KVLCC2、KCS和“育鹏”轮三种典型船型,开展水面船形状因子CFD计算研究,并对计算结果进行了不确定度分析。结果表明,形状因子CFD计算结果以较高水平通过了不确定度分析的验证和确认,说明求解器较好地解决了关键局部区域低质量网格带来的问题,能够以较高的精度计算水面船形状因子。 展开更多
关键词 形状因子 CFD计算 非正交修正 梯度限制器
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支持笛卡尔混合网格的不可压流动CFD求解器开发与验证 被引量：3
6
作者 吴乘胜 王星 +1 位作者 王建春 金奕星 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期127-138,共12页
使用切割单元法并结合贴体棱柱层网格来处理物面边界层的笛卡尔混合网格,体现了近年来网格技术发展的趋势。但是在笛卡尔网格和棱柱层网格的结合部,会存在少量网格单元尺度变化剧烈和网格倾斜率高等问题,从而导致数值不稳定和非物理振... 使用切割单元法并结合贴体棱柱层网格来处理物面边界层的笛卡尔混合网格,体现了近年来网格技术发展的趋势。但是在笛卡尔网格和棱柱层网格的结合部,会存在少量网格单元尺度变化剧烈和网格倾斜率高等问题,从而导致数值不稳定和非物理振荡等。为了解决这一问题,在自主开发的CFD求解器中引入梯度限制器,并对相邻单元间界面的插值进行了特殊处理。针对典型的全附体水下航行体和大方形系数水面船模型,分别采用结构化网格和笛卡尔混合网格开展了CFD计算,对包括阻力和尾流场在内的计算结果进行了比较,表明引入了梯度限制器后的CFD求解器能获得与模型试验结果较为接近的数值计算结果,笛卡尔混合网格在复杂尾流场的CFD模拟方面表现出一定的优势。 展开更多
关键词 笛卡尔混合网格 梯度限制器 阻力 流场 CFD计算
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基于“神威·太湖之光”的三维有限长方柱绕流直接数值模拟
7
作者 张亚英 吴乘胜 +1 位作者 王建春 金奕星 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期205-212,共8页
[目的]旨在探索基于国产处理器的异构超算平台在船舶水动力学领域的应用效果。[方法]基于“神威·太湖之光”超级计算机,采用MPI+Athread的编程方法,对雷诺数Re=250的三维有限长方柱绕流进行直接数值模拟,并对模拟结果进行验证与分... [目的]旨在探索基于国产处理器的异构超算平台在船舶水动力学领域的应用效果。[方法]基于“神威·太湖之光”超级计算机,采用MPI+Athread的编程方法,对雷诺数Re=250的三维有限长方柱绕流进行直接数值模拟,并对模拟结果进行验证与分析。模拟使用的网格规模最大达到245.76百万(t=600 s,dt=0.001),并行规模最高达到133 120核。[结果]经统计,在133 120核并行规模下245.76百万网格规模计算能够在数天之内完成。模拟结果显示,在三维有限长方柱绕流流动中,方柱各横截面具有同步涡脱的特征;对比不同长径比方柱绕流尾流场,发现长径比为2时的尾流涡系结构呈现出长直状的流向涡二次结构,而大于2时则为反对称卡门涡。[结论]模拟表明,基于“神威·太湖之光”超级计算机的多级并行计算可有效减少小尺度网格下因规模提升所导致的时间成本,在船舶水动力学领域有较好的应用潜力。 展开更多
关键词 三维有限长方柱绕流 直接数值模拟 并行计算 “神威·太湖之光”超级计算机
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基于自研CFD求解器的螺旋桨敞水数值模拟方法研究
8
作者 金奕星 吴乘胜 +2 位作者 王建春 王星 郑巢生 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期113-119,共7页
论文基于自主研发的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究.以典型螺旋桨模型为对象,设计了包括3种计算方法和3种网格处理方式的计算方案,研究不同计算方法和网格形式对计算结果的影响.通过对比分析,给出了螺旋桨... 论文基于自主研发的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究.以典型螺旋桨模型为对象,设计了包括3种计算方法和3种网格处理方式的计算方案,研究不同计算方法和网格形式对计算结果的影响.通过对比分析,给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案.最后,采用推荐的计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,计算结果与试验数据符合良好,初步建立了基于自研CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法. 展开更多
关键词 螺旋桨敞水 非惯性系方法 多参考系方法 滑移网格 自研CFD求解器
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