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船舶自航计算标准流程徐永泽2019-07-17

船舶自航螺旋桨处理方法

船舶自航螺旋桨处理有3种方法：

名称螺旋桨模型计算说明

真实旋转

（RBM）

Virtual

Disk

不需要，

需要敞水性能曲线

MRF需要

网格数量少（螺旋桨几乎没有网格）；

时间步长按照船舶阻力取值；

计算误差较大，通常10%以上。

网格数量较多（螺旋桨通常数十万网格）；

时间步长按照螺旋桨转速取值，一个时间迭代步内

桨叶刚好转到下一个桨叶位置

计算较精确。

参考坐标系

（MRF）

RBM需要

网格数量较多（螺旋桨通常数十万网格）；

时间步长按照螺旋桨转速取值，每个时间步选择1°；

计算最精确。

虚拟圆盘

（VirtualDisk）

精确度

提示：

1.VirtualDisk主要用于前期航速预报和船型优化，评估船体尾部流场对螺旋桨推力的影响；

2.MRF和RBM网格完全一致，可先利用MRF计算，计算稳定后更改为RBM。

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航速或螺旋桨转速预报

航速预报：

固定螺旋桨转速，在预估航速附近计算3个不同航速点，通过

回归曲线寻找船舶阻力=螺旋桨推力的点

螺旋桨转速预报：

固定航速，在预估螺旋桨转速附近计算3个不同转速，通过回

归曲线寻找船舶阻力=螺旋桨推力的点

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计算模型和操作流程

案例采用带螺旋桨浆的KCS标模，计算条件和主尺度如下：

导入船体几何

位置命名

缩尺比1:31.6

计算域准备

垂线间长Lpp7.2786m

吃水D0.3217722m

边界条件

型宽B1.018m

航速Speed2.193m/s（模型尺度）

网格设置

螺旋桨转速9.5rps

Fr0.26

物理设置

其他静水

航态固定

求解器设置

提示：

本案例采用MRF和RBM方法计算船舶自航，船体模型带螺旋桨。

后处理

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导入船体几何

?运行STAR-CCM+，新建一个模拟

?导入船体几何（常用格式：igs，stl,，stp，dbs…）

本案例采用模型尺度的KCS船模，模型是封闭无几何错误的整船模型

若有几何错误或者不封闭，需要在repairsurface里面进行修补

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检查导入船体坐标系

建议采用船体通用坐标系

坐标命名

原点【船尾柱坐标，0，水平面】

显示原始坐标系

X轴船首为正

Y轴左弦为正

Z轴向上为正

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创建计算外域

自航计算必须计算整船，螺旋桨不能计算一半模型。

创建计算外域，改名为FarField：

名称类型坐标取值说明（可适当取整）

FarFieldBlockCorner1：[-16.0,-16,-16.0]

Corner2：[16.0,16.0,8.0]

[-2*Lpp,-2*Lpp,Lpp]

[2*Lpp,2*Lpp,-2*Lpp]

改名为FarField

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划分计算外域边界

通过角度划分FarField里面的边界面，重新起名：

位置命名

Side

船前侧Inlet

船后侧Outlet

船左侧，船右侧Side

上侧Top

下侧Bottom

Side

Top

Outlet

Inlet

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创建螺旋桨旋转坐标系

树状菜单Tools-CoordinateSystems-LocalCoordinateSystems右键，

创建新的坐标系：

输入新坐标系的坐标原点：【00，-0.212】，其他默认

提示：

如不知道螺旋桨浆轴位置，可采用取

螺旋桨浆轴圆周上3点创建坐标系

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