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船舶与海洋工程专业仿真平台FINE/MarineNUMECA-BEIJINGNUMECA-BEIJING2目录一、引言........................................................................................................................1 二、NUMECA公司介绍.............................................................................................1 2.1NUMECA国际公司........................................................................................................1 2.2NUMECA-BEIJING公司................................................................................................2 三、船舶与海洋工程专业仿真平台FINE/Marine简介............................................2 3.1全六面非结构网格..........................................................................................................3 3.1.1HEXPRESS快速、高自动化的网格生成.............................................................4 3.1.2HEXPRESS生成网格实例：.................................................................................5 3.2界面捕捉法处理自由表面..............................................................................................6 3.3Stokes数值波浪模型.......................................................................................................7 3.46DOF运动........................................................................................................................7 3.5船桨耦合..........................................................................................................................8 3.6弹性锚定..........................................................................................................................8 3.7丰富的湍流模型...............................................................................................................9 四、NUMECA其它产品介绍...................................................................................10 五、工程咨询和技术支持..........................................................................................13 六、NUMECA公司联系方式...................................................................................13NUMECA-BEIJING1一、引言理论分析、水上实验研究及数值仿真研究是船舶乃至所有航行器的研制过程中三种密不可分的方法。然而，随着计算机技术和CFD软件的快速发展，三者之间的比重关系也在发生重大变化。据专家预测，在未来的航行器气、水动力设计中，从最佳费效比出发，CFD研究应约占整个设计工作量的70％，而水上实验的工作量将只占30％。无论从节省研制费用、缩短设计时间考虑，还是从提高设计水平出发，CFD的发展都将给水动力设计带来一场革命。未来船舶及跨介质航行性能的确定，在很大程度上将依赖于在“虚拟水上试验（即CFD）”数据，这将是船舶与海洋工程研制的主要发展方向。对于船舶及跨介质的飞行器水动力的CFD模拟，目前国内一般都采用通用的计算流体力学软件，这些通用的计算流体力学软件虽然也可以初步的模拟船舶的水动力，由于其不是专门针对船舶与海洋工程的软件平台，对船舶海洋工程放入水动力问题模拟，需要通过接口函数及二次开发功能来实现，给工程师的工作造成了很大的不方便；并且普遍没有专门来考虑船舶的风浪等外力作用，以及相应作用下产生的各种摇荡运动的给定与求解，其应用不能够很好的满足船舶海洋工程的需求。这可以从一些科技工作者应用通用的计算流体力学软件实现数值波浪或数值水池槽的模拟所发表的科技文章得到证明。二、NUMECA公司介绍2.1NUMECA国际公司NUMECA国际公司是为全球用户提供性能卓越的计算流体力学（CFD）软件和咨询服务的国际公司，于1992年在比利时王国科学院院士、布鲁塞尔自由大学流体力学系主任查尔斯-赫思（CharlesHIRSCH)教授的倡导下成立。其核心软件是在该系80~90年代为欧洲宇航局(ESA)编写的CFD软件——欧洲空气动力数值求解器(EURANUS)的基础之上发展起来的。目前NUMECA系列软件被广泛的应用与各种流动、流热耦合和流固耦合等方面的数值模拟、创新设计和性能优化。NUMECA国际公司的总部位于比利时布鲁塞尔市，在中国、美国、德国、法国、意大利、俄罗斯、西班牙、日本、韩国、印度、印度尼西亚、波兰、马来西亚等国家和地区设有办事处、代理商和服务中心。NUMECA-BEIJING2NUMECA国际公司一直致力于高度集成及用户化的数值模拟软件。这些软件均采用最新的数值分析技术。NUMECA国际公司集中了许多优秀的CAE工程师，他们可以为用户提供及时有效的技术支持和服务。2.2NUMECA-BEIJING公司尤迈克(北京)流体工程技术有限公司(NUMECA-BEIJING)位于北京中关村高新科技园区，于2002年正式在中国大陆开始业务拓展，进而于2004年在台湾设立分销商，全权负责NUMECA国际公司在大中华区的软件销售、工程咨询以及技术培训等业务。经过多年发展和业界鼎力支持，尤迈克凭借其技术的创新性、算法的稳定性、结果的可靠性，已成为当前最具创新性最有影响力国内成长最快的一流CFD及CAE解决方案供应商之一。尤迈克始终秉承“一流的产品，一流的技术，一流的服务”的宗旨，以高速、高效和高质量的反馈响应用户的需求。为用户提供全自动、一体化和专业的软件系统，帮助用户实现最优、最快捷的模拟、设计和优化。并在提供全面解决方案过程中与用户共同提升价值，持续发展，不断提高用户满意度。同时尤迈克拥有稳定的技术合作伙伴，在国内成立了多家工程技术中心和技术支持中心。尤迈克拥有一支以博士/硕士为主体的国内最大专业队伍，其中既有具备丰富工程经验的高级/资深工程师，也有理论功底深厚的技术专家，他们大多来自航空航天海洋船舶、能源动力、交通运输、兵器等行业，熟稔相应行业的最新技术特点和需求。凭借强大的技术力量，尤迈克在为用户提供世界一流工程软件的同时，已成功地完成多项技术难度大、任务紧迫的工程咨询项目。尤迈克将一如既往地为全国企业及其研发中心、科研机构和大学的新产品研发和应用基础科学研究提供服务，为中国工程界用户提供技术领先的软件，分享先进的理念，提高国内相关行业的科研和设计开发能力，协助我们的用户提高产品质量、创造一流品牌，在全球化的竞争浪潮中提升核心竞争力，不断创新，实现可持续的增长。三、船舶与海洋工程专业仿真平台FINE/Marine简介FINE/Marine是NUMECA公司为船舶与海洋工程打造的专业CFD软件包，包含全六面体非结构网格生成器HEXPRESS、功能强大的后处理工具CFVIEW以及由法国国家科学院开发的不可压粘性流场求解器ISIS-CFD。该软件以其自身技术优势及特点为船舶及海洋工NUMECA-BEIJING3程提供了新颖有效的解决方案，促进船舶与海洋工程更快更好地发展、缩短研发周期、减少成本、增加竞争力，在欧美各大企业及实验室享有盛誉。FINE/Marine对于船舶工程问题的模拟，都可以通过界面方便的设置，无需工程师通过二次开发功能来实现，为工程师的应用提供了极大地方便，并且高度自动化的全六面体非结构网格制作也使船舶工程师受益非凡。FINE/Marine软件包的具体技术优势有以下几个方面：图1软件构成3.1全六面非结构网格——针对任意复杂几何体快速生成全六面体非结构网格HEXPRESS是一套高度自动化的全六面体非结构网格生成软件，作为NUMECA公司网格划分的旗舰工具之一，生成的网格不仅适用于NUMECA公司的FINE/Hexa、FINE/Marine的计算求解，而且对目前其他的CFD软件如FLUENT、STAR-CD也同样适用。该技术打破传统网格划分工具（如Gridgen、ICEM等软件）网格划分的方式、方法，实现了高速、高自动化、高质量等几大非结构网格技术的完美结合。在Gridgen、ICEM等商业网格生成器中，网格生成采用了以几何边为基元控制网格分布的方法，用户需要对每一条几何边进行划分，并设置适当的网格点分布，生成表面网格，然后向空间拓展。同时，为了更好控制网格密度的分布，往往还需要在几何模型上进行几何面的切割，生成新的棱边并进行网格点布置。因此，这种网格生成方式需要预先进行繁复的表面网格划分，而这些表面网格的生成一般要占网格生成时间的70%～80%。而HEXPRESS采用了国际上最先进的由体到面的网格生成方式，将复杂模型计算域的网格生成简化为仅需HEXPRESS全六面体非结构网格生成器ISIS-CFD自由表面粘性流场求解器CFView流场分析显示GUI初始几何模型NUMECA-BEIJING4使用者选择几个参数和轻点几次鼠标的过程，在很大程度上颠覆了传统网格划分工具（如Gridgen、ICEM等软件）网格划分的方式、方法，实现了粘性网格技术、高度自动化技术和复杂外形的适用性技术等非结构网格几大技术优势的完美结合。HEXPRESS作为全六面体非结构网格生成软件，采用了先进的由体到面的网格生成技术，网格单元基本按照笛卡尔坐标方向（X，Y，Z）排列，在物面附近网格被适当细化并投影到物面上，从而形成贴体网格，准确描述物体的外形。在计算域中的绝大部分区域，网格单元都接近于长方体，网格质量非常高，能达到很高的计算精度，并能很好的模拟粘性边界层。HEXPRESS采用的优化方法能保证很好地消除物面附近的负体积和凹体积，生成的计算网格具有很高的质量。一般情况下，最终计算网格的正交性高于80°的网格单元占其总数的90%以上。3.1.1HEXPRESS快速、高自动化的网格生成H