使用3DEXPERIENCE平台对风力辅助推进进行建模和仿真

通过利用风力推进辅助技术，海运业可以应对环境挑战，提高运营效率，并为全球航运业更可持续的未来做出贡献。

为了满足日益增长的减少能源消耗的需求和减少碳排放的必要性，许多节能和尖端技术理念的发展激增。

寻找替代推进方法的紧迫性需要创新方法，而风力辅助推进有望引领变革。它植根于古老的海洋实践，成为脱碳之旅的关键推动力，拥有各种类型的旋筒帆、风筝、吸翼和刚性帆。

关于《巴黎协定》中概述的目标，国际海事组织 （IMO） 的目标是到 2030 年将年度温室气体 （GHG） 总排放量比 2008 年的水平至少减少 40%。

更多关于海上风辅助推进的回归 Jean Benoit 在单独的博客文章.

IMO 最近接受了 CFD 作为可靠的计算方法。今年 1 月，船舶行业的主要船级社之一必维国际检验集团发布了风力推进系统 – NR206 R02 规则：

中定义的风力推进系统运行条件产生的风力应从计算流体动力学计算 （CFD）、风洞测试或通过等效的计算方法推导出来，以使学会满意。”

达索系统已成为在造船和海洋环境中实施数字技术的关键力量。我们的重点在于集成风力辅助推进系统，作为最可持续的解决方案，通过改造现有船舶的风帆来减少燃料消耗。

风力辅助船舶推进 （WASP） 的优势

通过利用风力推进辅助技术，海运业可以应对环境挑战，提高运营效率，并为全球航运更可持续的未来做出贡献。

这种创新方法是一种免费和可持续的能源，无需储能电池。此外，该技术使船舶能够以更少的燃料使用量覆盖更长的距离，从而进一步节省成本。

方法和工作流程

该工作流程通过参数化 CAD 设计突出了孤立帆几何形状的顺序流固耦合 （FSI） 优化仿真。这一过程的大众化在 3DEXPERIENCE 平台上得到了扩展，使向高保真仿真方法的转变成为可能。

初始阶段涉及生成参数化 CAD 几何图形，其中外部和内部配置被精确定义。这包括指定详细信息，例如翼肋和翼梁的数量和尺寸。整个船体，包括上层建筑和起重机等元素，也在此阶段建立。此外，在此阶段中明确概述了设计中涉及的所有材料属性。

在此过程中，一旦创建了参数化 CAD，设计师就会通过 3DEXPERIENCE 平台上的 CFD 流体模拟，从孤立帆的稳定空气动力学性能开始计算顺序 FSI。这是一个单相稳态 N-S 模拟，其中它被设置为流速并提取为主要 KPI，以及沿帆的压力分布。此区域映射将自动用作顺序 FSI 结构仿真的输入。

随后，对孤立的帆进行结构模拟。所有内部连接都在此步骤中定义。这种静态和隐式结构仿真也在 3DEXPERIENCE 平台上完成，获得主要的 KPI：应力和变形。

如果设计目标未得到满足，设计师可以使用优化和近似模型定义替代方案，迭代几何体的外部形状或大小以改善空气动力学，或更改覆盖材料或厚度以提高结构完整性。

如果满足设计目标，则第一个循环结束。

为了处理货船上有限的甲板空间，此工作流程的第二个循环用于优化风帆的放置及其安装。该系统仿真提供了基于 LBM 的高精度非定常 VLES CFD，其中根据工程师设置的罗盘分析横流和风帆对货船的影响。这使我们能够定义在甲板上的适当位置，并比较不同的配置，例如 1 对 4 的帆：

这种顺序协同仿真可以使用 3DEXPERIENCE 平台上的自动化 Process Composer 进行优化，设计人员可以在其中定义要最大化和最小化的 KPI，算法会自动对几何体执行迭代。

客户评价

“感谢SIMULIA （模拟）和三维EXPERIENCE 平台，我们有出色的效果图，显示了称为流线的流线，说明了三体船周围变形的空气，“Antoine Gautier 描述道。“我们拥有高质量的图像，使我们能够识别创建轨迹的点。这些视觉模拟非常有用和可靠。因此，我们发现了尚未识别的条纹，尤其是后臂周围，这促使我们修改了整流罩的几何形状。

“多亏了 SIMULIA 和达索系统的专家，我们才能够显著改善船的空气动力学性能，我希望这将在水上带来非凡的性能提升，”Antoine Gautier 宣称。“在整合了在 Trimaran 上测试的所有元件后，我们应该可以将空气阻力提高 70%。这是我们唯一可以取得如此进展的领域。