基于SPH流体仿真的船模阻力试验过程的虚拟展现

刘培林，王墨伟，冷文浩，金建海

（1.江南大学 数字媒体学院，江苏 无锡 214122；2.无锡职业技术学院，江苏 无锡 214121；3.中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

基于SPH流体仿真的船模阻力试验过程的虚拟展现

刘培林1，2，王墨伟3，冷文浩3，金建海3

（1.江南大学 数字媒体学院，江苏 无锡 214122；2.无锡职业技术学院，江苏 无锡 214121；3.中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

通过求解RANS方程计算船体周围粘性边界层，同时结合VOF方法处理自由表面，能够获得带自由表面的船体周围稳态粘性流场，但是难于比拟拖曳水池模型试验得到连续变化的流场，该文提出采用SPH流体仿真方法模拟船模阻力试验中自由表面及流场的生成与演化，并借助三维交互式图形显示技术实现试验过程的虚拟展现，最后以DTMB 5415船模试验加以例证。

SPH流体仿真；船模阻力试验；虚拟展现

0 引 言

随着全球船舶水动力学CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）应用技术的快速发展，数值水池虚拟试验技术再次成为国际水动力学领域创新研究的核心。中国船舶科学研究中心的科研团队针对新技术提出数值水池应具备三大技术特征：基于属性细分的知识封装、基准试验检验与大子样应用验证及结果的可信度评估和情景化[1]。其中，情景化的基本内涵是比拟物理水池模型试验，借助虚拟现实技术手段，对试验对象、环境、过程和结果等进行虚拟重建，构造并展现高逼真度、高精度的水动力性能试验“现场”，让用户在虚拟实验室中随意漫游，并与试验对象等进行交互，从而能够从不同位置、不同视角观察试验过程中连续变化的流场，如阻力试验中的自由表面、分离流动、漩涡等，从而获得“身临其境”的用户体验。……