1.功能介绍

采用大涡模拟模型和直角网格算法，实现流场精细模拟，可进行极端海况平台六自由度运动、气隙、波浪爬升、砰击载荷等虚拟试验，满足极端海况下平台安全评估需求。

主要功能有：
    极端海况平台大幅度运动模拟
    气隙/砰击载荷计算分析

2.产品特色

1本方法通过引入高精度自由面追踪算法，开发了可准确模拟剧烈自由面运动的程序，可用于有效模拟波浪传播、爬升、翻卷、破碎等一系列现象。

2本方法基于浸入边界法原理开发了物体边界处理算法，可有效模拟平台大幅度运动等情况下的物体边界问题。

3.运行环境和效率

主流PC机上即可运行；Windows操作系统，高性能计算集群上也可运行。 采用虚拟化技术，动态分配资源，满足计算所需。

4.试验精度

测试结果获得了国际标模、项目组标模等物模试验验证。

典型案例

（一）案例一982平台虚拟试验。

  1.1 案例名称

案例试验-982平台虚拟试验。

  1.2 案例描述

982平台六自由度运动模拟。

  1.3 性能比对

本次利用数值水池虚拟试验系统与商业软件STAR-CCM+进行计算对比，因为当前软件采用直角网格，并行效率高，所以计算时间较短，几小时即可完成计算，而STAR-CCM+采用非结构网格，计算时间一个工况都至少需要用到1天左右的时间。

  1.4 工业应用

本虚拟试验系统已给到多出单位进行虚拟试验的测试，并与其他现有结果进行对比。

用户登录中国数值水池虚拟试验系统后，可完成系统提供的各类虚拟试验。虽然试验在参数、求解器、计算结果等方面区别很大，但总体上来说操作过程基本相同，主要由四个部分组成：1试验创建；2参数录入（前处理）；3计算求解；4结果展示（后处理）。

登录系统后，点击页面左侧导航栏中的“极限海况”，从而进入该试验的管理页面。如下图所示，该页面有关于极限海况的主要功能介绍，以及该虚拟试验的相关特色，其下为“我的试验”。

“我的试验”中给出用户做过的试验列表，该列表以时间顺序排序，可以在看到用户做的每一个虚拟试验的概要信息，如试验名称、编号、描述、创建时间、修改时间等内容，用户可在这里对试验进行创建核删除操作。

页面的右侧是极限海况的“样例试验”，如下图所示。样例试验是系统提供的已经完成的典型试验，对系统中的所有注册用户开放，可给用户提供一定的参考，从而更好地完成自己的虚拟试验。

点击“样例试验”后，则进入样例试验的详情界面，可以看到样例试验的参数设置、求解器的执行信息及试验的结果。这里，用户可以查看样例的所有信息，但不可以修改。

1.试验创建

系统提供了两种创建虚拟试验的方法，第一种是通过某个虚拟试验为范本来创建虚拟试验。如下图所示，点开某个虚拟试验的详情页面，在这个页面的右侧用红色字体标出的字样“以此创建试验”，则弹出创建新试验的对话框，输入适当的试验名称、编号及描述，点击确定即可完成新试验的创建。

如下图所示，新试验创建后将自动跳转到该试验的详情页面，可见通过这种方式创建的新试验是样例试验的一个拷贝，其参数与样例试验相同，用户只需按实际情况修改部分参数即可。因此，可将当前虚拟试验看成试验模板，起到初始化设定新试验参数的作用，系统推荐通过这样的方式来创建新的虚拟试验。

第二种创建新试验的方法是创建一个空白试验。如下图所示，通过点击“极限海况”中虚拟试验列表上方的“新建”按钮，同样会弹出对话框如下图。填入相应的信息，然后点击确定，即可创建一个新的空白试验。.2所示。

如下图所示，新空白试验创建后，同样会自动跳转到该虚拟试验的详情页面。可见通过该方法创建的所有虚拟试验都是空白，需要用户手动输入所有的必填参数，方可进行计算，该方法适用于有一定经验的用户。

2. 参数录入

当一个新的虚拟试验创建口，用户需要对其参数进行适当的录入或修改，为确保结果的准确，请确认所录入的参数符合实际情况。一个虚拟试验可大致分为文件型参数、单数值型参数、表格型参数几种类型。

2.1 网格导入

在“网格导入”标签中，点击“点击上传”按钮，可进入如下图所示页面，可以进行网格上传的设置。

2.2 计算域

在“计算域”标签中，点击“点击上传”按钮，可进入如下图所示页面，可以进行网格上传的设置。

2.3 计算控制

点击“计算控制”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

2.4 浮体物理参数

点击“浮体物理参数”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

2.5 自由度

点击“自由度”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

2.6 海浪设置

点击“海浪设置”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

2.7 测试点位置

点击“测试点位置”小标签下方的“新建”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

2.8 系泊缆

点击“系泊缆”小标签下方的“新建”按钮，可进入如下图所示页面，可以对相关系数等参数进行设置。

3. 计算求解

全部参数正确设置后，可启动求解器进行计算。如下图所示红色方框内，求解器的启动及计算状态展示在整个页面的右下方。

如果用户录入的参数不符合计算条件时，计算将无法启动，并会弹出对话框进行提示，请用户按照提示的要求来填写相关的参数，以确保试验能够正确，顺利的进行。

4 结果展示

当求解器执行结束后，可切换到“输出”标签对应的页面来看本次虚拟试验的结果，试验结果可分为以下几类：

4.1 虚拟试验报告

4.2 曲线类

1. 参考文献

[1] Kangping Liao, Wenyang Duan, Qingwei Ma, et al., Simulation of Irregular Wave Impact on Semi-Submersible Platform based on Coupled GN-CFD Method, Proceedings of the 38th OMAE (No.OMAE2019-95675), June 9-14, 2019, Glasgow, UK.

[2] Kangping Liao, Wenyang Duan, Qingwei Ma, et al., A Coupled Potential-Viscous Flow Method for Wave Impact on Semi-Submersible Platform Simulation, Proceedings of the 37th OMAE (No. OMAE2018-78311), June 17-22, 2018, Madrid, Spain.

[3] Kangping Liao, Wenyang Duan, Qingwei Ma, et al., Numerical Simulation of Green Water on Deck with a Hybrid Eulerian-Lagrangian Method. Proceedings of 32nd Symposium on Naval Hydrodynamics, Aug. 5-10, 2018, Hamburg, Germany.

[4] Kangping Liao, Wenyang Duan, Qingwei Ma, et al., Numerical Analysis of Wave Impact Loads on Semi-Submersible Platform, Proceedings of the 36th OMAE (No. OMAE2017-62464), June 25-30, 2017, Trondheim, Norway.

[5] Kangping Liao, Changhong Hu, Makoto Sueyoshi, Free surface flow impacting on an elastic structure: experiment versus numerical simulation. Applied Ocean Research, Vol.50: 192-208, 2015

[6] 多核并行高性能计算：OpenMP/雷洪，胡许冰编著.北京：冶金工业出版社，2016.5

[7] FORTRAN90程序设计/马瑞民，衣治安主编-2版.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.

[8] 海洋工程水动力学/Molin.北京：国防工业出版社，2010.

2. 研究团队：

哈尔滨工程大学

3. 实用工具

STAR-CCM+，Gambit，Paraview，StarCCM, Fluent