预测流体空化：通过逼真的仿真提高船舶螺旋桨效率

预测和减少流体空化对于很多工业应用都至关重要，包括船舶螺旋桨。计算流体力学 (CFD) 软件可以用于预测流体空化并在设计流程早期探索备选设计。本白皮书探讨船舶螺旋桨空化仿真的重要方面。它评估准确仿真潜在错误的相对影响、如何降低其影响以及在比例模型物理测试过程中模拟全尺寸螺旋桨的优势所在。

借助船舶 CFD 仿真推动船舶设计流程

我们坚信，全面的数字孪生对于船舶创新的未来和效率至关重要。我们的仿真和测试工具产品组合灵活、开放、可扩展，并且可以在船舶设计流程的每一步提供支持辅助。我们的解决方案提供集成设计环境、自动化船舶 CFD 工作流程和智能设计探索工具。这样可以对许多设计变型进行快速分析，并从早期设计阶段就可以进一步了解螺旋桨和船舶性能。

使用 CFD 仿真预测流体空化并降低其影响

流体力学空化是由流体压力骤降引起的，这样液体就会产生相变和气泡。许多流体流动时都会发生这一现象，尤其是在泵、阀门和螺旋桨之类旋转机械中。流体空化会导致振动、噪声和腐蚀，并因而导致结构磨损和损坏。在船舶应用中，螺旋桨空化会降低推进效率并对船体和螺旋桨叶片造成腐蚀。因此，准确预测是否会发生空化、在螺旋桨的哪个部位发生、确保减少螺旋桨设计次数或尽可能防止流体空化，都至关重要。

借助计算流体力学 (CFD) 进行多相建模，对于理解空化而言是不可或缺的工具。对于比例螺旋桨模型进行的物理测试用途有限，因为预测和真实世界的全尺寸操作条件之间存在差异。CFD 可以准确预测空化并迅速用于多种设计研究。

详细了解有关作者及其在船舶计算流体力学 (CFD) 方面的背景

米洛万·佩里奇 (Milovan Peric) 教授在 CFD 及其船舶应用方面有着超过三十年的经验，并且他在学术和商用软件企业均担当过研究职位。他是畅销书《Computational methods for fluid dynamics》以及大约两百种有关 CFD 开发和应用方面报刊的联合编创。他目前就职于杜伊斯堡-埃森大学船舶技术、海洋工程和运输系统研究所，并担任 Siemens Digital Industries Software 船舶 CFD 的高级顾问。

了解如何执行准确的空化仿真

船舶螺旋桨上的空化可以通过 CFD 代码（如 Simcenter STAR-CCM+）中提供的常见空化模型准确预测。本文详细介绍了运行空化仿真时可能遇到的挑战。了解如何评估以下对象：

• 湍流模型
• 栅格解析度
• 螺旋桨几何形状
• 尺度效应

对于空化仿真结果的影响。本白皮书囊括了 SVA Potsdam 公司的 CFD 仿真和实验数据对比。