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明日之舟：诞生于数据的海洋
为了节省燃料，国际条例要求船舶在未来大幅提高能源效率。借助于前沿的流动模拟软件，西门子正在帮助船舶制造商实现这一目标。

说到夏日航行，人们会想到阳光、蓝天和惬意的海风。但是他们常常忘记，目前正在运行的约7万艘商用船和游轮正在消耗重质燃油，加剧着全球的空气污染。此外，许多船只效率不高，需要消耗较多不洁燃料。因此，总部设于伦敦的国际海事组织根据现行规定提出要求，2025年起建造的新船必须比2014年之前建造的船只能源效率提高至少30%。

如何在短短几年内将船舶的燃料消耗减少近1/3？诺伯特·布尔登（Norbert Bulten）深谙其道。“船舶的设计起着至关重要的作用，尤其是驱动系统、螺旋桨、传动装置，以及围绕船舵和螺旋桨的水流。”他解释道。布尔登是船用技术企业瓦锡兰集团（W?rtsil?）的产品性能经理，在过去的20年中一直致力于优化驱动系统的设计。从一开始，他便运用计算机以及西门子的软件进行流量计算。这种计算被称为计算流体动力学（CFD）。简单来说，CFD能够确定船舶的驱动系统是否能在船体周围形成良好水流，是否存在阻力，以及发动机动力是否有效转化为推进力。现在瓦锡兰用于CFD的软件平台是来自西门子的Simcenter STAR-CCM+。



螺旋桨的设计借助了西门子NX平台上的CAD程序。之后，计算机使用流动模拟技术实现在设计过程中提高船只能源效率。




起初的保守态度
布尔顿介绍道，仅在20年前，航运公司还对CFD缺乏信心。“几十年来，我们行业的公司一直依赖于在水槽中进行测试。船模在水中拖动行进，以此测试船舶设计的好坏。”起初，布尔顿和他的团队只对单独部件进行数据测算，例如螺旋桨及其周围环境。不过，他已经多次证明，CFD在测试阶段也可以做出很大贡献。例如，对于那些还在建造中就已显示出流动阻力增长的船只，它可以对其进行改善。利用CFD技术，只需对设计进行细微调整，并且当船只还在干船坞时就对其进行相应的再焊接。仅几天的调试工作就可使船只达到完备状态。“尽管如此，这些公司很长一段时间仍然对CFD持保留意见。”Bulten说道。不过，情况迅速发生了改变。如今，CFD已经被用于按照实际比例对船舶进行整体设计。“仅需一台计算机，就可以再现一艘大船在水中运行的真实表现。这让我们能够全面了解流量特性。”其中，螺旋桨的设计起着关键作用。“与汽车制造不同，每艘船的独特性要求我们必须为它定制开发优化的螺旋桨。设计这种螺旋桨是一门艺术。”螺旋桨是借助西门子NX平台上的CAD程序设计而成。接着，计算机使用CAD在设计中提升船舶的能源效率。