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codes known as Navier Stokes programs.These programs are difficult to use and apply and are best left to a professional skilled in their use. When a designer has a task that justifies the use of CFD programs, he should be using design tools that that can export true 3D surface shapes in the form of common Computer Aided Design (CAD) file formats. Designing in a typical CAD program such as AutoCAD using lines and polylines, even though in 3D are not sufficient for use with CFD programs. True surface definitions such as Non-Uniform Rational B-spline (NURB) surfaces are required. Most professional versions of the commonly known yacht design programs (AeroHydro, AutoShip, Maxsurf, New Wave,PROLINES) all provide this kind of file exchange. Licensing costs or consulting time is available from the companies or sources listed below. Company Name Aerologic Analytical Methods Inc Fluent South Simulations Vacanti Design Virginia Technical Several University CFD Online Free simple http://www.aoe.vt.edu/aoe/faculty/programs-Code Compiler marchman/software may be required Very extensive links to http://www.cfd-online.com many suppliers of CFD programs of every possilble type
Specialized consulting companies include: Bruce Rosen
South Bay Simulations 44 Sumpwams Ave
Babylon, NY 11702 631 587 3770, brosen@panix.com
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Program(s) Cmarc,Postmarc VSAERO,FSWAVE FLUENT Wed Address http://www.aerologic.com/dwt.html http://www.am-in.com http://www.fluent.com/solutions/marine/index.htm http://www.panix.com/~brosen http://www.vacantisw.com Bay SPLASH Yacht FOIL 97 ******大学****届本科生毕业设计（论文）外文翻译
Joe Laisoa
Fluid Motion Analysis Consulting, Inc. 3062 Queensberry Dr.
Huntingtown, MD 20639, 410 535 0307 X3351, laiosa@panix.com Conclusion
CFD programs are best applied when there are either significant engineering unknown effects or load levels or where design optimization for a specific application in specific conditions are essential to the goal. For instance, there are many books of scantlings or building standards for typical sailboat or powerboat designs intended for inland cruising. But an attempt at the world record speed sailing at the “ditch” in France at speeds approaching 50 knots clearly calls for specialized analysis to prevent catastrophic failure that could risk lives or incur that last bit of drag that could prevent success in inching the speed record that much higher.
Some CFD codes are only usable in the hands of a skilled practioner and others are designed and intended for use by those with reasonable technical skills and willingness to do a bit of reading or research to help them understand the results and limitations of their modeling efforts. CFD and analytical programs are very important to the development of high performance vessels from the perspective of optimization for speed and safety. High speed sailing craft and those destined for offshore use can benefit the most from computer analysis methods. One final key point here is that we have only discussed vessels in displacement mode and have not referred to high performance planning powerboats. The prediction of planning vessel performance is an art unto itself and is the domain of yet another class of programs. I refer those of you who wish to know more about that subject area to research the Society of Naval Architects and Marine Engineers (www.sname.org) web site.
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中文翻译
计算流体力学-或怎样做一个又快又好的船
大卫·文森提
CFD这个词这些天经常出现在文章中,它用来描述如何努力设计来使沃尔沃60周游世界赛车和美洲杯游艇游行地更快。计算流体动力学或CFD实际上涵盖了很多了工科领域，且它也不是船和船舶设计的唯一领域。在本文中，我们将回顾产品存在什么类型的CFD，并且希望提供一些见解关于CFD产品何时以及怎样做最适合应用于一个项目。
计算流体力学是用计算机对正在运动的流体或当一个对象扰乱流体时的特征进行建模的一个应用程序。几个流体正在运动的例子如水流体，在管道里的化学流体、加热和通风系统正在进行冷却的流体，加热或新鲜空气正供应于一个建筑的流体。流体运动还包括火燃烧时对喷气发动机的影响。惊讶于这些领域并感兴趣？
一个什么样的对象可以扰乱流体？例子包括搅拌棒在水箱里搅拌，废物处理工厂排出废水，各类飞机、汽车、卡车在高速公路或赛车跑道上行驶，甚至单体帆船、船、多体船帆船等等，不一而足。
显然，开放性思维是非常重要的，当他在考虑什么构成一个流体时。流体可以存在于气体和液体状态中，科学最近还发现，甚至一些固体在合适的条件下也可以表现出流体的特点。科学家们发现，一些最壮观的且致命的山体滑坡或岩石爆布，当它们其中大规模的石头和土或砂运动时，它们的特征就像流体一样，只有当它们变成最明显的固体形态时，运动才减弱。
流体动力学的一般领域与船设计领域在一些关键的方法上是不相同的。只有当船的设计要同时处理空气和水两种流体时才相同。我们的大气层是一个可压缩的流体，尽管它不是在游艇甚至用来比赛的高性能划船的速度之上。空气可以根据高度、温度和湿度来改变密度。水是不可压缩流体，它的粘度可根据盐度和温度而改变。盐度和温度的改变对于我们大多数人来说影响很小，不必担忧，但对于重大的国际帆船竞赛来说，可以在胜利和失败之间产生很大的作用。 CFD程序如何工作?
CFD程序是基于物理定律的，比如动量守恒定律和特殊的“边界条件”。动量守恒定律，是指不管系统发生怎样的变化，系统表面的总动量保持不变，。边界条件则限制流体如何流动以及流到什么地方。一个简单的例子是，运动的流体必须保持切线或平行于物体表面流动。另一个例子是，压力必须是流体垂直于物体的表面。
这些定律和条件对于CFD技术的发展至关重要，因为它们允许一个空气动力学家通过写方程就可以描述其正在研究的系统。没有这些物理定律和边界条件，他们是不可能通过写考虑了粘度、质量和其他特性的流体的复杂方程来描述流体的运动的。这些方程
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需要积分和微分知识，以及专门的计算机技术来求解。求解的时候一般使用迭代算法来对方程组进行平衡。得到的最终答案是当方程收敛于错误达到足够小的精度时。
一旦一个算法已用来求解动量定律和边界条件时，它就不能被应用于船体和附件的整个表面。船体、龙骨和舵的表面分解成成千上万的小补丁（统称为一个网格），再把算法应用到每一个网格上。每一个网格反过来会影响其周围的网格区域内的流体运动，因此，对网格的求解必须考虑周围的网格。作为一个结果，程序必须解决方程的所有网格，直到解决方案遵循物理定律和边界条件。
有时候复杂的物理定律在同一时间内难以实现。因此，空气动力学家选择某些限制的假设条件，这样可以使程序更加实用，也可以导致合理的结果。一个具体的例子是当离物体的表面很近时流体会突然发生什么情况。在流体移动方向上产生剪切力的边界层可以对流体产生粘性阻力。这些剪切力在一组特殊的方程中被描述为纳维-斯托克斯关系。纳维-斯托克斯方程是如此的复杂，以至于它解决试图包括每一个空气动力学和流体动力学的问题几乎是不可能的。因此，出现了一些以纳维-斯托克斯为基础的地址粘性阻力程序和计算升力、波阻力和诱导阻力的面板方法程序。当对整条船所遇到的阻力进行估计时须提供这两个程序的数据。 CFD程序怎么算?
在船的设计中最明显的且最感兴趣的计算是如何决定阻力。但阻力有几种形式，可以包括波阻力、粘性阻力和诱导阻力。因此，设计师必须评估他的设计在每一个阻力领域内的影响。第二个一般计算领域是升力。术语升力源自于对飞机的应用，但当应用于船的设计领域时变得有点让人摸不着头脑。升力也适用于由龙骨或活动船板抵制侧向力和驱动力时的帆船本身。它还适用于船舵的旋转，它所受的力量可以用来提升一个水翼帆或机动船高于水面。
还有一个2维和3维流体力学分析的区别。具体来说，有预测阻力性能的程序就像存在一个有无限长度的翼。这里的术语“阻力”用来定义龙骨或舵的形状沿弦从导致机翼后援的力。阻力最为人所熟悉的字母数字名字是给他们命名为NACA 63A012。所以一个2D流体程序将计算升力、阻力、速度分布，出现的湍流，和与翼或龙骨箔的2D形状相似的泡沫，但并不包括如龙骨跨度或厚度分布或一个灯泡的任何3D信息。一个3D流体程序将计算波浪和来自船体、龙骨和舵的诱导阻力，其中包括一个球状龙骨由于携带翼的影响。
CFD代码对于一个一流的美洲杯赛车游艇的性能优化是很重要的，这些代码对于确定放在各种结构类型的船上的负载具有很大的价值，但应用到独特的海洋结构如石油平台就没有啥价值了，因为它们经常受到世界上最严重的风暴的影响。
升力和阻力的影响直接转化为负载，必须靠船或井架在其预期的操作条件下依然保持完好无损。例如，几年前当比赛被称为惠特布莱德环球竞赛时，许多船体在经受连续高速重击和殴打时严重威胁生命。而把一艘船分层设计在海上是绝对的结构设计错误，
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这些错误是由于缺乏详细的对船所经受的流体影响的信息。这些阻力的知识可以使设计师设计的船体避免损坏。
因此，CFD的潜在应用是你设计项目时应该十分清楚船的所有工程数据，这样才可以防止船体损坏。例如，在过去的几年里我们见证了高速水翼帆船在消费市场里的发展。这些顶级性能船尽管具有显著的速度和负载，但潜在的不稳定性可能使它变得非常危险。然而，明智地使用实地测试和计算机分析可以产生一批非常激动人心的能快乐飞行的游艇。
最后，几年前一个多体船帆船抵达港口后参与了一个跨大西洋的比赛。当活动龙骨板从三体帆船的船体外升起时，船长才惊讶的发现那些木板已经从低于船体深度的地方躲开了，在以后的部分比赛中，他对在一些不确定的时间里并没有使用它们。显然，船体的结构设计并未考虑到升力、阻力或将在海上经历的空穴现象的真正力量。
CFD程序不计算任何类型的船通过水面时有多快或预测完成一条路线的时间。在赛马场上预测速度是另一个称为速度预测程序或VPP的领域。VPP在CFD程序中通过充分利用数字来计算升力和阻力，因而可以给帆船评估速度。VPP是一个闭环仿真程序，它可以对不断变化的情况进行速度评估。但CFD程序只是一个开环仿真程序，它只有在给定一个倾斜角和速度的条件下才可以说明船体和附件配置的位置，且它的结果也只是瞬时的，对船舶在一定条件和速度下如何航行没有给予充分考虑。
总结一下，CFD程序不仅可以计算船体的升力和阻力的力量，而且它们也可以被用来计算在波速度的影响下的压力。升力、阻力和压力的力量大小可以作为成结构设计的要求，通过它们提供手段可以用来优化一个船体，这样它就可以在最有效的方式下产生升力，同时满足稳定的需要。升力和阻力在不同的速度下的预测可以用来开发一个数学模型，这样可以准确的关闭速度预测程序的分析循环。 什么时候是一个CFD电脑程序必需的
CFD代码并不总是必需的或合理的，然而，当估算涉及力量的简单方法时是可用的。在一个典型的帆船设计中，当龙骨没有球部且龙骨和舵的形状基本上是直导和尾随边缘时，龙骨和舵所产生的动力很容易地被估算。在个人电脑上充分利用分析方法是可能的。一个简单的例子是我写的一个叫LOFT的程序，她充分利用美国国家航空航天局和美国空军研制的对翼设计所采用的首次性能预测分析方法。然而，尽管像LOFT这样的简单程序可以充分解决典型的球部很少的龙骨和方向舵问题，但他们不能分析参加美洲杯比赛的有球部和小翼的龙骨的性能问题。只有三维CFD程序才可以解决这些复杂的任务。 谁能操作CFD程序
虽然CFD程序具有很大的价值，但获取准确的和有意义的结果通常不是许多业余和专业的船设计师所能做到的。一个海军建筑师或流体动力学家对一个称为网格的CFD程序获取关键输入是必要的。网格是一个对船体进行分析的数学描述。它甚至可以使用标准站、水线和龙骨臀部作为CFD程序的输入。船体和它的附件的具体形状必须由一平方
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