中国船级社
Guidelines for the Speed & Power Assessment of Inland Vessel based on
Computational Fluid Dynamics
2023
2023年6月1日生效
北京
誉目
适用范围..1.2 定义1.3 图纸资料.
第2 章 数值模型 .4
2.1 几何模型. .42.2 缩尺比.2.3 计算域.. .42.4 2.5 网格划分.. 边界条件. .52.6 表面粗糙度 6 .72.7 自由度 .72.8 离散方案及求解算法. 湍流模型. .72.9 2.10 时间步长... 8”2.11 收敛性判据. .8 .8
第3 章 数值计算 ..
3.1 3.2 最佳实践指南. 资质要求. 93.3 评估要求. ..9 .93.4 验证要求. 11
第4 章 报告要求. .13
4.1 4.2 资质认可.. 简介与目标 .13 134.3 图纸资料.. .134.4 船型描述. 134.5 CFD软件及版本. ..144.6 4.7 CFD计算流程. 结果后处理. 14 15附录1 报告模板 .17
第1章一般要求
1.1适用范围
1.1.1本指南适用于对常规主流船型进行基于计算流体力学（CFD）方法的船舶航速功率评估.就航行区域而言，本指南适用于中国内河水域（包括江、河、湖泊和水库）以及河海交界区的船舶：就航行环境而言，本指南适用于深水、平静、开阔水域，暂不考虑风、浪、流、水深及岸壁效应等因素的影响.
1.1.2本指南适用的CFD求解器类型和采用的流场基本假定如下：
（1）本指南适用于基于网格化（结构化网格、非结构化网格或重叠网格）的CFD求解器，其采用的流体控制方程至少应为雷诺平均方程（RANS），本指南不适用于无网格方法.
（2）本指南适用于湍流状态下的船舶水动力流动模拟：对于模型尺度，其对应的船舶雷诺数量级为10~10”：对于实船尺度，其对应的船舶雷诺数量级为10²~10°.
（3）本指南适用于不可压缩状态下的自由面流动模拟，其介质为空气和水，其对应的傅汝德数不大于0.4.
1.2定义
1.2.1就本指南而言，相关定义如下：
（1）计算流体力学（CFD）：系指采用计算流体力学求解器/软件，在计算机上对流动控制方程进行离散化求解，流动控制方程至少应使用雷诺平均方程（RANS），并可考虑自由面影响.
（2）常规主流船型：系指采用常规轴系-螺旋桨推进，具有单奖推进或者双浆推进方式的船舶，不包括三桨推进船舶、非常规螺旋奖推进船舶（如直翼推进、轮缘推进、表面桨推进、喷水推进等）以及采用特殊流体节能措施的船舶（如涂层减阻、气膜减阻以及风力助推等）.
（3）相似船舶：系指船舶类型相同，并具有相似的船体线型、相同数量的轴/螺旋桨.相似的船体线型是指具有相似的形（球、直、V形等）、形（双、双尾鳍、单、纵流形等）及附体布置，且主要船型参数相似（长宽比Lw/B差异在5%以内，方形系数C差异在5%以内），设计航速对应的傅汝德数差异在土0.05以内.
（4）修正系数：系指CFD的计算结果与模型试验或实船试航所得到的同等
间（含）至少4个功率点（尽量均布，应含75%MCR附近的工况点）的比值的平均值.
（5）水线长（Lw）：系指船舶在计算工况下的水线面前后两端之间的水平距离，m.
（6）雷诺数（Re）：表征流场流动状态的无量纲数.对于船舶模拟，雷诺数采用下式计算：
式中：V为船舶航速，m/s：
L为水线长，m：
D为水的运动粘性系数，m/s.
对于螺旋奖模拟，雷诺数采用下式计算：
式中：bo.7sR为螺旋浆0.75半径处奖叶切面弦长，m；V为螺旋桨进速，m/s：n为螺旋案转速，r/s；D 为螺旋桨直径，m；D为水的运动粘性系数，m²/s.
（7）傅汝德数（Fr）：表征船舶航行兴波状态的无量纲数
式中：V为船舶航速，m/s：
g为重力加速度，取9.81m/s².
L为水线长，m：
1.3图纸资料
1.3.1基于CFD方法进行船舶航速功率评估时，以下图纸/资料应提交批准：
（1）船舶航速功率CFD计算报告.1.3.2基于CFD方法进行船舶航速功率评估时，以下图纸/资料应提交备查：（1）最佳实践指南报告：（2）型线图及型值表：（3）肋骨型线图；（4）总布置图：（5）螺旋奖图：（6）舵叶图：（7）桨舵布置图：（8）静水力计算书：（9）计算数据文件（含网格、计算结果及后处理）：（10）三维几何模型（如IGES、X_T、STEP、STL等格式）.
