一、系统概况

       数值水池虚拟试验系统是利用先进的水动力学理论模型和精细数值算法，融合专家的智慧，系统化编制的高效计算软件，进行船舶与海洋结构物在不同海洋环境中的流体动力响应虚拟试验。系统经过了研发人员、项目组测试人员、项目外测试人员、工业部门的多层验证，也经过了集装箱船/散货船/油船/半潜式平台的国际标模、600余条大子样物理水池试验数据、40条实船水动力测量试验数据的验证，并通过了中国船级社和法国船级社的认证，满足船舶与海洋工程领域研究、设计及工程应用的要求。

        数值水池虚拟试验系统为用户提供三种服务方式：

        1.网络服务版，用户使用安全可靠的远程云资源（www.numericaltank.com）开展21类虚拟试验；

        2.单用户多功能版，用户使用本地计算资源开展多类数值水池虚拟试验；

        3.单用户单功能版，用户使用本地计算资源开展单功能的数值水池虚拟试验。

二、先进的数值算法和数字处理技术
1.高精度的泰勒展开边界元势流CFD算法
       全球独创了基于势流理论的三维泰勒展开边界元方法，实现了流体大曲率边界处速度场和二阶压力场的准确求解，显著提升了实际船舶航速效应和复杂构型海洋平台的非线性水动力学问题的求解精度。

2.高效的直角网格粘流CFD算法
       采用直角网格进行流场控制方程离散，实现大规模高效并行计算；采用浸入边界法，实现大幅运动流固耦合准确求解；采用高精度紧致格式自由面追踪算法，实现强非线性波浪翻卷破碎精细模拟；适合于求解船舶与海洋平台大幅波浪爬升、破碎、砰击等问题。

3.适体网格粘流CFD算法
       采用非结构化网格进行流场控制方程离散，实现高效并行计算；采用RANS/LES/DES湍流模型，实现了流动的高雷诺数模拟；采用动网格技术，实现船舶和海洋结构物运动的准确求解；采用THINC/QQ算法，实现自由面的高精度捕捉；适合于求解船舶阻力、推进、操纵、横摇阻尼和海洋平台的VIV/VIM等问题。

4.海域级波浪谱演变算法
       基于球坐标系下的海浪动谱平衡方程，综合考虑海浪传播过程中多种物理作用因素，给出波浪谱演变规律，能高效地用于海域级尺度海浪谱成长演变的数值模拟,为船舶和海洋结构物等装备的定制航线提供准确的海浪谱。

5.非线性海浪精细流场算法
       基于流体动力学欧拉方程，开发了非线性海浪高精度算法，能高效精确模拟非线性海浪波形、速度场和压力场的精细海洋环境。对十公里级海域海浪的变化进行全过程时域模拟，为船舶和海洋结构物等装备的数值水池虚拟试验提供非线性的海浪流场环境。

6.智能的网格划分技术
       研发了网格的自动化生成模块，融入了船舶与海洋工程领域专家的网格划分经验，实现了流场网格生成的智能化和自动化。

7.科学计算可视化技术
       研发面向现数值水池虚拟试验系统的大规模数据科学计算可视化并行算法，可快速处理亿级网格虚拟试验数值结果，通过网格加密和光顺手段渲染出细腻的海洋效果，实现虚拟试验过程计算结果的逼真可视化。

8.试验报告自动生成
       可以根据用户需要自动生成试验报告，包括多视角的速度场分布、压力场分布、流线等流场信息的图像及视频展示，船舶受力与运动的典型时间历程和频谱分析，提供船舶和海洋结构物优化设计的高效服务。

9.虚拟试验的智能化
       数值水池虚拟试验系统中针对不同的船舶类型和虚拟试验类型，分别集成了专家对流场计算域大小、并行分区、网格类型选取、网格划分和疏密程度设置等数值经验，湍流模型、时间步长、计算时长等数值计算参数设置策略，实现虚拟试验的自动化和智能化，满足工业应用精度需求。