定义 6 自由度运动

在此模拟中,将整个系统(船及其组件)建模为 6 自由度刚体。Simcenter STAR-CCM+基于体的属性(质量和惯性矩)以及周围流体产生的力和力矩计算系统质心的运动。

要定义 6 自由度体,首先激活 DFBI 运动模型。DFBI 运动模型确定计算得出的 6 自由度运动如何应用于周围流体区域:
  1. 右键单击工具 > 运动节点,然后选择新建 > DFBI 旋转和平移
    通过此运动,整个流体区域会严格根据计算得出的 6 自由度运动进行旋转和平移(而不是在边界处变形)。
  2. 选择区域 > Fluid (Boat)(流体(船)) > 物理值 > 定义运动节点,然后将运动设为 DFBI 旋转和平移
    Simcenter STAR-CCM+会将 DFBI 节点添加到模拟树。此节点允许您定义 6 自由度体的属性和运动。
要创建 6 自由度体:
  1. 右键单击DFBI > 6 自由度体节点,并选择新建体 > 3D > 连续体
    连续体是与流体边界耦合的刚体 — 在本例中,为标记船及其组件的表面的流体壁面边界。
  2. 6 自由度体 > 体 1节点重命名为 BoatWithPropeller


对于 6 自由度体,定义其属性和运动类型。为方便起见,起始模拟包含可用于定义 6 自由度体运动的预定义参数和坐标系。
  1. 选择 DFBI > 6 自由度体 > BoatWithPropeller 节点并设置 6 自由度体的属性。具体地说,指定定义体表面、体质量、Simcenter STAR-CCM+ 开始计算运动的时间和运动类型的流体边界。选择流体边界时,包括流体结构交界面。
    属性 设置
    体表面
    • Fluid (Boat)(流体(船)) > 边界 > BoatAndEngine
    • Fluid (Boat)(流体(船)) > 边界 > PropellerHub
    • Fluid (Propeller)(流体(螺旋桨)) > 边界 > 叶片
    • Fluid (Propeller)(流体(螺旋桨)) > 边界 > Fluid (Propeller)(流体(螺旋桨))/Propeller [0](螺旋桨 [0])
    • Fluid (Propeller)(流体(螺旋桨)) > 边界 > Hub(轮毂)
    体质量 ${Mass}

    质量是起始模拟中提供的参数,在自动化 > 参数下。

    释放时间 0.1 s
    缓冲时间 0.1 s
要模拟船因空气-水表面的波动而产生的运动,应该允许船沿 Z 轴平移并绕 Y 轴旋转:
  1. 选择BoatWithPropeller > 自由运动节点并激活 Z 轴向移动Y 轴向旋转
作为初始值,定义体质心的位置和体的惯性矩:
  1. 展开BoatWithPropeller > 初始值节点,然后设置下列属性:
    节点 属性 设置
    质心 坐标系 Laboratory(基准) > Cartesian_BoatInitial
    惯性矩 对角分量 $${MomentOfInertia}
    坐标系 Laboratory(基准) > Cartesian_BoatInitial
  2. 保存模拟。