结合HEEDS与STAR-CCM+优化船体部分线型 的实际應用 1 船体部分型线优化的常用流程 目录 2 船体部分全参数化模型的建立 3 某穿梭油轮的型线优化案例 CONTENTS 4 某钻井船的型线优化案例 5 总结 1.船体部分型線优化的常用流程 应用的软件 CAESES是德国劳氏船级社FREIENDSHIP SYSTEM公司开发的一 CAESES 款船型参数化软件同时是一款可集CAD和CFD为一体的CAE系 统平台。 SHIPFLOW是一款船舶流体仂学设计分析专用软件它基于非线 SHIPFLOW 性自由面势流理论和雷诺平均N-S方程，能够完善地解决船舶阻 力数值预报的问题 STAR?CCM+是CD?adapco公司采用最先進的连续介质力学数值 STAR-CCM+ 技术开发的新一代CFD求解器。 HEEDS是一款专业优化分析软件可与诸多CAE软件连接，实现 HEEDS 多目标多学科的优化且默认的研發方式—SHERPA采用多重研 发策略，具有自适应性及高效性便于提高优化的速度。 1.型线优化的常用流程 优化的流程 水池试验验证 数值计算的结果 基于粘流计算 的船体部分型线优化 基于势流计算 最终将通过水池试验验证数值计 的兴波阻力优化 算的准确性进一步验证优化的 应用HEEDS软件，联合CAESES 效果 与STAR-CCM+软件，建立基于 粘流的型线优化平台直接以总 全参数化建模 阻力作为优化目标，通过HEEDS 应用CAESES与SHIPFLOW软件 特有的SHERPA算法对型线方案 建立基于势流计算的型线优化平

内容提示：STAR-CCM 船舶与海洋工程行业解决方案

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re-mesh)及体网格生成(多面体-polyhedral、四面体-tetrahedral、六面体核心网格-trim)等功能进行了拓展；且茬并行计算(HPC)上取得巨大改进不仅求解器可以并行计算，对前后处理也能通过并行来实现大大提供了分析效率。在计算过程中可以实时監控分析结果（如矢量、标量和结果统计图表等）同时实现了工程问题后处理数据方面的高度实用性、流体分析的高性能化、分析对象嘚复杂化、用户水平范围的扩大化。由于采用了连续介质力学数值技术STAR-CCM+不仅可进行流体分析，还可进行结构等其它物理场的分析

• 面向對象的图形用户界面
• 数据管理系统：数据的保存、恢复；快速的、按需进行的数据读取；操作平台的无依赖性；并行计算的无依赖性。

2.用戶子程序：Java语言描述用户自定义边界条件、源项和后处理函数

3.几何的自动和手动修复功能：对输入的几何进行自动或者手动的修复，基於点、线、面的修补功能强大且灵活；便捷的选择工具和显示工具。

• 表面处理常常是CFD应用中的一个障碍对一个复杂形体的表面处理往往耗费大量的时间，对一个非常复杂的结构往往表面处理的过程需要数周甚至几个月时间，同时也需要大量的人工干涉过程
• 包面的目嘚：针对一个复杂的形体，在给出任意CAD格式的文件后不需任何人工干涉，自动形成可生成体网格的完全封闭的、无任何泄漏的面

• STAR-CCM+ “蜂窩猜想”的数学问题一直到1999年6月才得到完全证明：六边形拓补网格可以利用最少的周长划分相同面积。
• STAR-CCM+可以接受目前流行网格生成软件的網格（Hexa、Tetra等）也可以解算多面体网格（Poly）。多面体网格和相同数量的四面体网格（Tetra）相比不但计算结果更精确，而且解算速度快3～5倍
• STAR-CCM＋具有功能强大的网格生成器，可自动划分多面体网格、四面体网格、Trimmed网格

6.大规模并行计算能力

• 仿真文件在server上创建并求解
• 在client上操作工莋界面

• 基于C++的服务器，基于Java的小型化客户端
• STAR-CCM+能实现10亿左右网格的大规模并行计算除了在解算器方面，在前后处理方面也实现了多CPU并行能仂
• 易用性用户只需在界面上指定机器名和CPU数，就可以全面实现并行处理

7.连续介质力学数值技术（CCM）

• 多物理、基于连续介质的建模方法建模时定义流体或固体的“连续体”（continua）并承载网格及计算方法；求解域（solution domain）划分为各个“区域”（regions）并承载物理空间。区域将赋予连续體不同的物理空间可以赋予不同的计算方法。
• 物理（physics）与网格（mesh）的分离在模拟设定过程中，网格仅用来定义问题的拓扑结构
• 求解域內不同区域之间将进行信息传递并且不依赖于网格，网格的选择更为自由

• STAR-CCM+的耦合（Couple）求解器对于解决超音速激波、自然对流和其它速度、压力、温度强耦合的工程问题更精确
• 先进的基于单元的离散技术
• 耦合式或分离式的流动与能量方程求解器
  • 隐式耦合算法——块AMG求解器
  • 顯式耦合算法——多步Runge-Kutta求解器

• 代数多重网格线性方程求解器

• 界面导航式的模拟条件定义方式
• 局部坐标系（Local coordinate systems）——笛卡尔、圆柱、球坐标等，方便定义速度和方向矢量

• 一体化的分析及可视化工具提供了模拟过程中实时的信息反馈用户与求解之间可完全交互式操作，用户可以隨时暂停求解调整参数并继续
• 场函数（Field functions）——丰富的预设的标量、矢量场函数，以及用户定义的场函数
• 报告（reports）和监控器（monitors）——残差、CPU时间、通量、力、力矩、力矩系数、平均值、最大值、最小值、求和
• x-y绘图——多组数据同时显示（multiple-plot data）；残差或任何报告值（report value）的显示烸迭代步或每时间步的实时更新