巡航船姿态探索：自由表面与动力学仿真应用案例

仿真目的                                                

通过仿真船体的航行姿态来评价船体的稳定性。自由表面的计算采用VOF法，物体的运动利用动力学功能。通过船侧有无鳍的两种类型，用重量从重心位置移动时产生的横向倾斜角的比较来评价船体航行稳定性。

仿真结果与实测的比较                      

图1

图2

图1是重量向图右移动时倾斜角的仿真结果与实验的比较。图中的基准位置是横向倾斜角为0[deg] 的船体位置。图2是横向倾斜角的仿真与实验结果的比较。从结果可以确认鳍对船体姿势起到的稳定作用，而且仿真与实验的结果基本吻合。

由粒子再现水滴的飞溅                            

通过流体体积率的输送来捕捉自由表面的VOF 法，要表现水面上飞溅的水滴是困难的。本研究中，由波浪产生的水花以质量粒子来再现。图中是从两个方向观察到的VOF 值为0.5的界面与粒子飞溅的模样，再现了VOF 法不能捕捉的水滴（粒子）飞溅。

小结                                                          

利用 MSC Cradle仿真了小型船舶的航行姿势，并对其航行稳定性做了考察。通过仿真确认了在船侧设置鳍的效果，得到的横向倾斜角与实测相吻合的结果。对于船体纵倾的稳定可以利用同样的仿真方法。

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