【涨知识】世界著名水池机构_中国船舶网

　　工信部于2013年10月先期批复 “数值水池技术”重大专项的顶层研究立项，开展总体设计、技术体系框架、技术线研究，为重大专项的立项和研究奠定基础。由深海工程与高技术船舶协同创新中心组织落实，工程大学牵头，中船重工第702研究所、大连理工大学、武汉理工大学、中国船级社等多家单位参加，同时联合美国、英国、法国、日本等国际专家组成的国际团队联合开展数值水池技术的研究。顶层研究项目由深海工程与高技术船舶协同创新中心通过协同相关优势单位共同承担，针对发展高技术船舶、研发新型海工装备和建设海洋强国对于数值水池技术的迫切需求，努力自主开发数值水池技术，明确研制线，发展阶段，规划系统构成、模块类型和功能等，构建适应不同用户的数值水池应用平台方案。工信部于2013年10月先期批复 “数值水池技术”重大专项的顶层研究立项，开展总体设计、技术体系框架、技术线研究，为重大专项的立项和研究奠定基础。由深海工程与高技术船舶协同创新中心组织落实，工程大学牵头，中船重工第702研究所、大连理工大学、武汉理工大学、中国船级社等多家单位参加，同时联合美国、英国、法国、日本等国际专家组成的国际团队联合开展数值水池技术的研究。顶层研究项目由深海工程与高技术船舶协同创新中心通过协同相关优势单位共同承担，针对发展高技术船舶、研发新型海工装备和建设海洋强国对于数值水池技术的迫切需求，努力自主开发数值水池技术，明确研制线，发展阶段，规划系统构成、模块类型和功能等，构建适应不同用户的数值水池应用平台方案。

　　数值水池可以实现包括雷诺平均数值模拟、大涡模拟、直接数值模拟等模拟流体流动的三种类型。其不但可实现用于船舶试验的拖曳水池、空泡水洞、耐波性水池、性水池和用于海洋工程的风浪流水池的功能，还可以流体流动现象产生的原因，对流场精细的观测远远超越了物理水池，并可最终实现实际尺度海洋结构物的模拟，实现在整个结构物周围流场，进而向模拟实际舰船在海洋中航行，结合海洋风浪气象预报，数值预报船舶沿着不同航线航行时动力响应，进而选择节能、安全、舒适的最佳航线的更高层次发展。

　　（5）直接模拟实际尺度船舶与海洋结构。突破流体动力不能完全缩比的困难，将计算流体力学直接用于实船尺度流场模拟

　　（6）实时模拟海洋对船舶与海洋平台的动力效应。根据海洋天气预报，结合不同层次的波浪模型开展海上航风浪场预报，实时模拟船舶动力响应

　　欧盟虚拟试验水池VIRTUE（The Virtual Tank Utility in Europe）计划是一综合计划项目。由欧盟范围内一流的船舶CFD研究专家，通过集成先进的数值分析工具，瞄准在“真实水池”中进行的物理模型试验功能，创建“虚拟水池”，在全面和系统分析的层面上，解决多目标船舶水动力性能优化问题，显著增强对船舶性能设计与构型创新的技术支持。可以说是国际上首次提出的、全面而又系统的船舶水动力性能虚拟试验策略架构，

　　（5） 提供一体化的CFD 工具、优化工具和集成平台，覆盖水动力问题的全部范围，满足并支持新船型的多学科优化设计。

　　VIRTUE 预期将可以应对任何复杂的水动力学问题， 为船舶构型创新，打开了一个完全的水动力优化途径，并将覆盖水动力分析所涉及的几乎所有方面。

　　（1） 通过改进的流动模型增强预报能力。选择试验方案对改进的湍流模型、面（包括横向流）、船体粗糙度和推进器等模拟技术进行确认，并研究其对阻力和推进性能预报精度的影响；

　　（2） 进一步发展基础性研究和验证工作。改良离散格式和发展适应性网格提高计算效率；进行广泛的不确定度分析，研究计算模型参数对性能预报精度定量的影响；系统地研究网格类型、结构对精度和计算效率的影响；研究尾流、阻力、螺旋桨、尺度效应数值预报精度；

　　（3） 通过物理试验对新发展的数值方法和技术进行确认，包括阻力、螺旋桨敞水特性、自航仿真试验（船体+螺旋桨）和尾流等预报的确认；研究全尺度外推技术和尺度效应影响；

　　（4） 综合已确认的CFD 工具，包括几何变换/修正模块和优化及性分析，改进船型设计和进行多学科优化。

　　采用粘流方法计算水动力系数，如波浪中的阻力、升力、阻尼、附加质量、波浪中的性等；极端条件下船舶运动的计算，如甲板上浪、砰击、破损、船体进水和出水、液仓晃荡、船体大幅运动等。

　　研究目标包括：开发可行的基于RANSE的数值方法，预报不同流动条件下的船模水动力导数，对其计算结果的可靠性和精度，用模型测试结果进行验证和确认，形成经验证的性计算方法；对一些“假定”的正确性进行评估，如面影响的量化，运动振幅的线性化等；建立直接数值模拟船舶在静水、波浪中运动理论和方法的基础，并对这些方法加以确认。

　　目标是开发和确认可行的有限数量的能够预报螺旋桨无空泡和空泡流动的数值工具，该工具能够计算空泡压力脉动、空泡剥蚀等对螺旋桨性能的不利影响。最终的目标是能够预报空泡起始（特别是梢涡空泡的起始）、空泡压力脉动及空泡剥蚀风险率。

　　目标是对船舶水动力性能数值水池进行综合集成，并能够满足以下要求：提供现有的和将来的CFD 软件用户操作界面、实现各种不同CFD 工具之间的数据共享、和虚拟平台数据的连贯性、能够同时处理多个项目、通过虚拟平台使得每个局部或全局的设计最优等。

　　水池拥有的试验设备能够进行几乎所有类型的船模试验，包括：拖曳水池，大型空泡水筒和耐波性与性水池 海洋动力实验室（MDL），室外设备可进行风洞试验。

　　概念设计与工程，风险分析计算，计算机流体力学（CFD），理论安全评估（FSA），影响评估（EIA），有限元方法（FEM），仿真

　　拖曳水池主要通过研究阻力和推进对各种船舶或节能设备进行船型与推进系统的优化设计。水池的尺度和速度可容纳高速船（单体、多体、半滑行艇，滑行艇、表面效应船等）的大型、自推进船模试验。通过造波器产生的规则波和不规则波可检验船舶耐波性和舒适性。将试验结果与SEAMAN/PORTSIM®软件相结合可模拟各种倾角海面的船舶特性。此外，潜水艇，小艇，捕鱼船等非常规船型也可进行试验。

　　船舶动力实验室用于评估波浪中的性。不同波浪条件下进行模型试验，在理论计算中难以得到的横摇角、甲板上浪、船艏、艉、舵的航向稳定性等参数，可通过船模实验结合模拟计算获得。由计算机控制的，覆盖整个水池范围的多种运动姿态，可提供捕获或航行性试验，包括PMM试验和转臂试验，并且在进行不同试验时，无须更改参数设定。航行试验中，水池宽度可容纳较大船模，可减少尺度引起的偏差。该实验室还可以用来测定一个项目是否符合IMO的旋转和偏航要求。

　　SSPA的大型空泡水筒运行超过50年历史。空泡水筒能很好再现波场，进行整船模型试验。在空泡研究和剥蚀预测的同时，水筒还可以用于测量各种船舶的压力波和辐射噪声，包括商船、军船及潜水艇等水下船只。

　　深水拖曳水池、高速水池、浅水水池、耐波性与性水池、近海水池、减压波浪水池、空泡水筒

　　深水拖曳水池：252m x 10.5m x 5.5m，可进行静水中的阻力和自航试验，敞水螺旋桨实验，轴向和三维伴流观测，流动观测，潜体、水翼等的水动力测量。

　　高速水池非常规海运结构水池，200m x 4m x 3.5m，可进行船模和高速艇在静水和波浪中的阻力和自航试验，水翼的高速试验，船模的高速耐波性试验，近海平台的下水、直立、安装和临界波浪实验，近海结构的稳性试验。

　　MARIN多年来发展了可用于研究和训练的全任务桥楼模拟系统。通过模块化技术运用软件Mermaid500进行桥楼模拟任务及有限尺度或特种任务模拟。软件通过了DNV认证，并经过广泛的船舶水动力、港口与水道设计。其船舶数值模型经过海试和船舶试验验证，具有及其优良的性。

　　在仿真方面，MARIN发展了近海多体软件，性、耐波性与航海软件，船舶阻力与推进工具，CFD等。

　　2008年11月, 上海船舶运输科学研究所(SSSRI)和荷兰海事研究所(MARIN)就在中国上海建立合资公司的事宜签署了谅解备忘录。合资公司将以SSSRI/MARIN共同品牌为亚洲的造船业提供优良服务。

　　在70多年历程中，MARINTEK发展了对高效、高性能船特别需要的船模试验。拥有研究高效、安全船舶概念所需的相关设备、专家与分析工具。在船舶排放成为重要议题的航运业，MARINTEK提供的技术可提高燃料利用律并减少排放。其实验室参与了近海风机及潮汐、波浪等方面研究。实验和研究的类型包括船舶、固定或浮式结构等近海、深海、及到岸项目。

　　MARINTEK拥有世界领先的海洋技术实验室设施，并将实验室实践结合数字技术与软件。海洋实验室、拖曳水池、空泡实验室、海洋结构实验室、动力/机械实验室、摇荡实验室、航海控制实验室、循环水筒、船模建造。

　　MARINTEK拥有一只专家队伍专著于研发和创新近海工程领域项目。包括：

　　深海平台底座、金属接头、弯曲伏强材和其他深海设备的静态和动态局部有限元分析；

　　汉堡水池拥有多种数字化工具，数据获取系统以及数千次项目中获得的经验。其大型水动力和空泡水筒（HYKAT）界范围内也是独树一帜。该水筒的超大尺度(L x B x H = 11m x 2.8m x 1.6m)使得船模试验可在极限真实下进行。

　　汉堡水池的北极技术可为船厂、船东、石油行业机构和经济与技术部门（BMWi）在冰区技术、冰区水动力和冰层覆盖水域水压力等领域提供物理和数字建模与分析。其在冰区建模和数据测量与分析上具有世界领先的技术，可为船舶与海洋结构物设计提供更快捷与经济的途径。为研究结果的可靠性，通常会同时进行数字模型和物理模型研究。冰区设备运营超过25年，主冰池尺寸为(L x B x H = 78m x 10m x 2.5m)。其拥有的世界最大的冰冻试验水池尺寸为(L x B x H = 30m x 6m x 1.2m)。另外还配备了冰区力学实验室。可承担的研究包括破冰船、数字化冰区技术，冰区结构物，北极工程，全尺度测量，冰区动力等。

　　除了常规船型，近海结构，半潜船和布缆船以及特殊类型船只如高速单体船、双体船和水面效应船等都可进行模拟任意波浪情况下的试验。

　　波浪阻力和水面水流，船体优化，伴流预测，螺旋桨水流，潜艇水动力，性，空气动力流

　　巴黎水池于1906年建成，经过数次扩建，成为目前法国最大的船舶流体力学试验机构。

　　阻力和水流，空泡与声学，船型优化，稳性，性，海试，螺旋桨设计，虚拟船舶。

　　克雷洛夫中央造船研究院是俄罗斯的重要造船科研机构，主要从事船舶设计及水动力学研究和实验。现研究业务已扩大到船舶科学领域的各学科。作为俄罗斯第一个试验水槽，研究院于1894年在中心区的“新荷兰”岛上建立。1900年阿恩克雷洛夫被任命为试验水槽领导。研究院大楼子1936年始建，位于列宁格勒南郊。现在，研究院共占地78公顷，分布着100多座房屋建筑。拥有现代化的试验，可以按世界水平进行舰船及其它海上设施的设计、建造1944年，研究院以克雷洛夫院士的名字命名。

　　高水准的水池试验可应用于实船建造和新船型研发。水池试验还可用于EEDI认证。试验内容包括阻力与自推进试验、敞水螺旋桨试验、伴流测量、空泡试验、波浪试验、性试验（PMM试验）、风阻试验、航行试验、横摇试验、流动显形试验。

　　船舶技术研究所内有设备齐全的船模试验池。还有计测船模单项性能的水池，如循环水槽、摇摆水池和救生器具下落试验塔等。研究所下属的各研究室都拥有各自的试验设备和仪器，如波浪载荷试验装置， 低频疲劳试验机,拉力试验机和减速频轮试验装置等。

　　研究所的400米船模试验水池( 第1 船模试验池) 长400米, 宽18米, 深8米, 主要用于船舶运动性能的试验研究,可进行试验的最大船模为12米。

　　空泡试验水池是日本最大的空泡水池,于1975年完工。该水池中心线 米, 中心线米, 有两个测量段: 第l测量段为圆形,直径0.75米, 长2.25米,最大流速19.7米/秒，供试的螺旋桨最大直径为40毫米,一般常用的为300 一350 毫米；第2测量段为矩形，长2米，宽0.8米，最大流速6.5米/秒，供试的船模长7米。

　　第三届FLNG&FPSO设计与技术国际大会 ---油价暴跌下确保FPSO建造