船舶の流体シミュレーションが重要な理由
船型は燃料消費と排出量に最も大きく影響します。従来の曳航水槽試験は費用と時間がかかり、評価できる設計案の数が限られます。CFDなら船舶設計者が数十の船型をデジタルで調べ、模型を作る前に抵抗や波のパターンを予測できます。
圧力抵抗
船型により船首と船尾の間に圧力差が生じます。形状を最適化することで、この主要な抵抗成分を減らせます。
摩擦抵抗
浸水表面に沿って流れる水がせん断応力を生みます。この成分は浸水面積と境界層の発達に左右されます。
造波抵抗
移動する船体が作る水面の波へ移るエネルギーです。フルード数が高い領域で支配的になり、速力の最適化に重要です。
OpenFOAMオープンソースのCFDソルバー
VOF自由表面を扱うVolume of Fluid法
k-omega SST業界標準の乱流モデル
船体抵抗の予測までの3つの手順
1
船体形状をアップロード
STL船体モデルを読み込みます。単胴船、双胴船、滑走艇の形状に対応します。
2
運航条件を設定
船速、喫水、トリムを指定します。計算領域、メッシュ、境界条件は自動で設定されます。
3
結果を解析
圧力分布、自由表面の高さ、伴流場を可視化し、抵抗の全成分を抽出できます。
抵抗の内訳とシミュレーション設定
船体の全抵抗を物理的な成分に分け、抵抗の発生源と低減方法を検討するための情報を提供します。
抵抗成分
| 成分 | 係数 | 説明 |
|---|---|---|
| 圧力抵抗 | Cp | 形状に起因する圧力抵抗 |
| 摩擦抵抗 | Cf | 浸水表面に沿った粘性せん断 |
| 造波 | Cw | 水面の波として失われるエネルギー |
| 全抵抗 | CT | すべての成分の合計 |
| 有効馬力 | PE | RT x Vs |
標準のシミュレーション設定
| パラメータ | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| ソルバー | interFoam | 二相VOFソルバー |
| 乱流 | k-omega SST | RANS、壁面近傍を解像 |
| 自由表面 | VOF | MULESを使用したVolume of Fluid |
| 時間スキーム | 2次精度陰解法 | 後退差分 |
| メッシュ | 六面体主体 | 細分化領域を設定したsnappyHexMesh |
船舶流体力学にdicehubを選ぶ理由
クラウドで利用
ワークステーションやライセンス料は不要。拡張可能なクラウドHPCで、ブラウザから船体解析を実行できます。
すぐに使えるテンプレート
船舶流体力学の設定済みテンプレートで、数分で抵抗の調査を開始。OpenFOAMの専門知識は不要です。
複数の速力を並列計算
複数の速力や設計案をクラウドHPCで同時に評価。数週間ではなく数時間で、抵抗曲線全体を得られます。
詳細なレポート
抵抗の成分別内訳、波のパターンの可視化、圧力分布マップを自動で生成します。
リアルタイムの共同作業
船体プロジェクトを共有し、チームと結果を同時に確認。シミュレーション用のGoogle Docsのように使えます。
従量課金
使用した計算リソースだけに課金。定期契約や初期ライセンス料はありません。