标
体
准
T/CSNAME161-2025
Ship speed forecasting and verification based on putational fluid dynamics
前言
起草. 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的责任.
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会会提出. 本文件由中国造船工程学会归口.
本文件主要起草人：赵佳雯、王晓芳、蔡琰先、杨成坤、王慧芳.
基于计算流体力学的船舶航速预报与验证
1范围
本文件规定了船舶采用计算流体力学（CFD）方法进行航速预报、结果验证及先关报告要求.
本文件适用于国内和国际航行船舶能效指数（AttainedEEDI/EEXI）计算中参考航速的获取.其他情况的航速计算与验证也可参考使用.
2规范性引用文件
仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本 下列文件中的内容通过文中的规范性引用面构成本文件必不可少的条款，其中，注日期的引用文件，文件.
GB/T30007-2022船舶和海上技术通过分析测速试航数据以确定速度和功率性能的评估导则
ITTC7.5-02-02-01 阻力测试（Resistance test)
ITTC 7.5-03-01-02 CFD中的不确定性分析.RANS准则指南（Uncertainty Analysis in CFD Guidelines for RANS Code)
ITTC 7. CFD验证 CFD Verification
ITTC 7.5-03-02-03 船舶CFD应用的实用指南Practical Guidelines for Ship CFD ApplicationsITTC 7.5-03-02-04 船舶阻力CFD的实用指南 PracticalGuidelines for Ship Resistance CFD
ITTC 7.5-03-03-01船舶自推进CFD的实用指南PracticalGuidelinesfor Ship Self-Propulsion CFD
Method ITTC 7.5-02-03-01.4 1978 ITTC单浆船性能预报方法1978 ITTC Performance Prediction
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
3.1
同形船舶set of parable ships
除增加的船体特征（如鳍板）外，船型（以型线表示，例如型线侧视图和型线横剖图等）和主要细节与母型船舶相同的船舶.
3. 2
相似船舶similar ship
船型相同，轴/螺旋桨数量相同，垂线间长、方形系数、最大夏季载重线吃水时的排水量相差5%（含）船舶. 以内，具有相似的船首形状（如球鼻首，集成球鼻首，直线型船首等）和相似的船尾形状及附体布置的
3.3
校准系数calibrationfactor
数值计算结果与模型试验或实船试航所得到的同等航速下的船舶功率的比值.
4航速预报
4.1预报流程
基于CFD的航速预报流程见图1，根据数值模型的尺度可分为基于模型尺度的航速预报和基于实船尺度的航速预报.
图1航速预报流程
4.2数值建模
数值建模的要求如表1所示.
表1数值建模要求
类别 要求几何 船模尺度：模型尺寸垂线间长不小于6m，对应螺旋案模型直径不小于 实船尺度：模型尺寸与实船一致计算域 计算域尺寸设置应是够大以便消除边界的影响 200mm.自由度 建议至少考虑纵摇和垂荡自由度的运动影响螺旋案建模 缩流模型 通常使用SSTk-或RSM作为船舶计算用标准模型（SSTk-用于常规流 做水计算须完全建模，自航计算可采用激励盘替代需要证明，在最终结果的平均中已考虑了足够的时间步，以避免结果中的潜 动，RSM用于复杂分离酒动）后处理 在振荡产生不可接受的负面影响粗糙度 在数值模拟中不直接考虑租稳度，而是在遵循ITTC程序对结果透行后处理时 将租糙度纳入考量蒲流强度 Y值 按照ITTC7.5-03-02-03要求 不超过10%
4.3阻力计算
同一曲线上数值计算工况点不应少于模型试验取点数，阻力计算的速度点间隔对应的实船航速应不大于0.5节.
4.4螺旋桨水性能计算
4.4.1螺旋浆散水特性曲线应根据螺旋桨在船舶预期运行工况确认计算/验证进速系数的范围，应涵盖
EEDI验证的功率点.散水特性曲线对应的进速系数间隔应不大于0.05.
4.4.2对于采用MAU型桨、B型桨等图谱系列螺旋桨，螺旋桨散水特性曲线可采用基于回归图谱的计算结果.
4.4.3对于螺旋桨散水性能进行计算，可接受基于边界元方法的势流计算程序，但是势流计算程序的有效性应得到充分验证.
4.5自航因子计算
4.5.1激励盘模型
4.5.1.1对于船桨干扰的自航因子计算，螺旋桨可采用基于体积力的激励盘模型（船有节能附体或其他复杂结构物以及有明显预旋的船舶除外）.
4.5.1.2激励盘模型应能够考虑螺旋桨推力和扭矩变化关系，推力扭矩变化关系应基于螺旋桨散水特性曲线或者基于面元法实时计算得到.
4.5.1.3激励盘应采用局部速度场为螺旋桨盘面的进速，应考虑螺旋桨进速的动态变化，激励盘面厚 度与网格特性应提供充分算例验证，时间步长不应大于阻力数值计算的时间步长.
4.5.2强制力
对于模型尺度的船桨自航计算，需在船体模型上施加强制力Fp，以补充模型与实船摩擦阻力系数之间的差异.F可通过以下两种计算方法得到：
a）二因次法，强制力计算公式见式（1）：
式中：
CF-一船模摩擦阻力系数，无量纲，计算方法参见1ITTC7.5-02-03-01.4；
Cps-实船摩擦阻力系数，无量纲，计算方法参见ITTC7.5-02-03-01.4；
AC--粗糙度修正系数，无量纲，计算方法参见ITTC7.5-02-03-01.4；
p一海水密度，单位为千克/立方米（kg/m²）：
S一-船模的湿表面积，单位为平方米（m²）：
V-一航速，单位为米/秒（m/s）.
b）三因次法，强制力计算公式见式（2）：
式中：
1k--形状因子，无量纲.获取方法参见ITTC7.5-02-02-01、ITTC7.5-03-02-04和ITTC7.5-030102.
4.5.3求解方法
4.5.3.1自航因子计算应包括详细的自航点求解方案和自航因子的推导过程.
4.5.3.2自航点的求解可采用控制器定航速变转速进行，也可以采用定航速定转速进行插值得到，进 行插值算法计算自航点，每个航速下的螺旋浆转速应不小于3个，自航插值点应在3个转速点范围之内，避免外插.具体流程可参考ITTC7.5-03-03-01进行.
4.6航速功率换算/直接计算
4.6.1基于模型尺度的航速功率换算
4.6.1.1阻力换算
由模型到实船的阻力换算可采用二因次方法或者三因次方法.对于模型的简化（如龙骨等），应在实船有效功率以总阻力的补贴系数进行.两种方法换算流程如下：
a)二因次法.基于傅汝德假设把阻力分为摩擦阻力和剩余阻力两部分，主要流程如下：
对于船模：
式中：
