船舶水动力学CFD软件

船舶水动力学CFD软件

1、 MarineFlow软件概况

船舶水动力学CFD软件MarineFlow是中国船舶科学研究中心内生使命驱动研发的、具有完全自主知识产权的、面向非结构化网格体系的计算流体力学软件。

软件界面

2、 2025新版本亮点

(1)功能更全面

持续开展软件新功能开发,新增重叠网格,流动传热,空泡流,波浪环境,湍流转捩和非线性涡粘性等6类功能,拓展了MarineFlow软件的应用范围。

重叠网格模拟

流动传热模拟

空泡流模拟

波浪环境模拟

(2)计算更高效

通过架构优化、相关算法改进,软件的稳健性不断增强。通过对数据结构、计算流程、数据存取、编译器库函数等的优化改进,大幅度提升了计算效率:经典型算例测试,计算效率提升19%-39%。

计算效果优化前后对比

(3)交互更便捷

通过对用户界面、输入/输出接口、边界条件设置等方面的优化改进,软件的易用性持续改善。

软件初始界面

3、 软件功能

(1) CFD求解

本软件面向船舶水动力学CFD工程应用,总共有7大模块组构成,包含5大基础功能模块组: NS方程求解模块组、湍流求解模块组、自由面求解模块组、多块网格求解模块组、运动求解与实现模块组;以及2个支撑模块组:大规模线性代数方程组求解模块、MPI并行计算模块。目前具备以下功能:

1) 能够实现三维单相、两相湍流模拟

2) 支持结构化网格、非结构网格、混合网格、任意多面体网格、交界面网格和滑移网格

3) 支持惯性坐标系、非惯性坐标系和多参考坐标系求解

4) 支持六自由度运动求解

5) 支持多块/多套网格耦合求解

6) 适配海光、鲲鹏、申威等多种国产CPU

7) 支持MPI并行计算

8) 提供与主要商用CFD及前后处理软件的接口

软件总体架构

(2)典型应用场景

水面船阻力/兴波计算

水下航行体带漂角斜航水动力

螺旋桨敞水

节能效果评估

4、 软件特色

1) 完全自主可控:从底层数据结构、求解流程到矩阵求解、并行计算等,全部自主研发,后续应用和升级开发等,不受任何限制;

2) 优秀的网格兼容性:支持所有常用CFD网格,包括结构化网格、非结构化网格、笛卡尔网格、各类混合网格、交界面网格和滑移网格等;

3) 丰富的湍流/自由面模型:支持k-ε、k-ω、LES、DES等多个系列的湍流模型,支持CICSAM、HRIC等高分辨率自由面模型;

4) 不受规模限制的并行计算:大规模并行计算不受限制,已实现11.2亿网格的大规模并行计算;

5) 适配华为鲲鹏处理器、中科曙光海光处理器、申威SW26010处理器等多种国产CPU,支持X86指令集、ARM指令集和申威指令集;

6) 大量系统性的验证:通过标模CFD不确定度分析、ITTC国际盲算比对、并利用研发单位丰富的试验数据进行大子样应用,开展了系统性的验证工作。

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