报道
专题发布：2020年12月18日
船舶行业面临着诸多重大挑战，例如不断出台旨在减少环境足迹的新法规、市场供应过度而导致较低利润和激烈竞争，以及设计方法不再适用。在这一大环境下，快速创新变得举步维艰。克服最后一项挑战对于成功应对其他挑战至关重要。要开发新一代船舶并提升现有船队的效率，必须采用集成式设计方法。传统的设计-测试-构建方法成本高昂、耗时巨大，并且无法准确预测整个船舶及其系统在实际运行条件下的性能。西门子提供预测性工程分析解决方案组合，涉及多学科仿真、测试和基准测试以及智能报告和数据分析，帮助企业更快实现设计目标，满足甚至超越效率要求。
当前的船舶设计流程复杂而耗时。在初始设计中，时间有限，提议一种在构建过程中能使资本开支(CAPEX)最小化的船体设计，同时满足客户的运营开支(OPEX)需求以及验证要求，这一直是一项具有挑战性的任务。
了解船舶设计的仿真驱动型方法如何实现多种船体设计的快速开发和测试，从而满足严苛的截止时间要求并且对船舶性能充满信心。
计算流体力学(CFD)在船舶设计中应用广泛。CFD通常在模型级别运行，以便与试验槽验证数据进行比较。但是，由于无法观察到雷诺数的缩放，因此很难将模型尺寸结果转换为全尺寸结果。这意味着模型尺寸的理想设计通常不符合全尺寸的要求。在模型尺寸上，研究不同比例的船舶组件（例如，船体-螺旋桨相互作用或节能装置）之间的相互作用也并非易事。
在本白皮书中，米洛万·佩里奇(Milovan Peric)教授探讨了针对运行全尺寸CFD仿真的一些常见保留意见，并鼓励在实际操作条件下对船舶设计进行全尺寸分析。文中研究了雷诺数缩放的影响，以及计算网格要求，同时列举了在复杂情况下进行全尺寸CFD仿真的示例。在很多情况下，全尺寸仿真都比其他备选方案更加准确而可靠，因而也更有助于理解设计性能。
流体特征中另一项重要变化发生在很多非流线体中，此时在边界层变为湍流并分离之前，存在湍流尾流的层流分离（低雷诺数时获得）转换为湍流分离。这造成了所谓的"阻力激变"，已知的示例就是圆柱和球体周围的流体。图中显示光滑和粗糙表面球体阻力系数大小的变化，阐释阻力激变及其与表面粗糙度的依赖性。圆柱结构和其他非流线体也存在类似变化。
节能和流量控制设备相比船舶整体而言只是比较小的零件，船舶的其他附体以及船舶结构的小型几何体细节通常也比主体结构（例如立管、管道、线缆和近海平台的其他小型零件）小几个量级。这些小型几何特征可以对流体产生显著影响，只要设计得当，就能节能、防止旋涡脱落和结构振动等。流体可视化功能（如今甚至可以使用虚拟现实工具）经常可以帮助工程师理解问题出现的原因或是知晓如何改进产品。
西门子数字化工业软件致力于推动数字化企业转型，实现满足未来需求的工程、制造和电子设计。西门子Xcelerator 解决方案组合可帮助各类规模的企业创建并充分利用数字双胞胎，为机构带来全新的洞察、机遇和自动化水平，促进创新。欲了解有关西门子数字化工业软件的更多详情，敬请访问：www.sw.siemens.com。西门子数字化工业软件——数智今日 同塑未来。
西门子数字化工业软件公众号连接西门子数字化工业软件各领域及各行业专家、合作伙伴及用户群体，打造集市场动态、经验分享和技术培训于一体的平台。致力于协助中国企业加速"工业4.0"数字化转型。
