成功案例 I 如何通过优化观鲸船设计，开创可持续生态旅游新纪元

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新西兰凯库拉半岛的 Whale Watch 公司提供可持续生态旅游服务，组织游客在当地自然栖息地探索和观察鲸鱼、海豚、海豹和其他哺乳动物。该旅游公司使用专门设计和建造的船只，与哺乳动物及海洋环境和谐相处，为生态保护做出了积极贡献。

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在运营初期，Whale Watch 公司使用的是刚性船体充气船；但在 1999 年，当地的船舶设计公司 Teknicraft 设计了第一艘双体船，既可满足乘坐舒适性，又符合低油耗要求，同时与适合观鲸旅游的上层结构相结合。由于鲸鱼通常在离岸 5 海里到 30 海里的范围内出没，因此需要一艘高速船，以便在最短的时间内到达观鲸地点，留出最长的时间供游客观察鲸鱼。

凯库拉半岛面朝太平洋，没有任何天然屏障；在过去，这个小型的、半保护性的天然港口在白天只提供有限的空间供船只停泊。这意味着观光船的体积必须相对较小，这对需要在公海航道上航行的船只提出了挑战。

为了解决这一挑战，Teknicraft 设计了一个 17 米长的双体船船体，有水翼支撑，可提供升力以减少压力和摩擦阻力，同时提供运动阻尼以提高适航性和乘坐舒适性。

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第一艘双体船大获成功后，在随后的几年里，他们又建造了五艘姊妹船。随着 Whale Watch 的业务规模迅速扩大，他们试图建造更大的船只，但天然港口的深度和大小仍然是一个限制。

然而，在 2016 年 11 月，该地区发生了一场大地震，导致大部分包括凯库拉港在内的海岸线上升了约 1 米。港口内的水位一夜之间大幅下降，使得船只无法航行。在政府的支持下，凯库拉港进行了大规模的重建，港口变得更大、更深，大型船只也可以停泊。港口变深为 Whale Watch 提供了新的机会，Teknicraft 再次接受委托，设计了一艘更大的 24 米长的船，可以在 30 至 35 节的速度下行业，并可搭载 120 名乘客。

在此次震后进行的设计中，Teknicraft 决定使用 Quad Hamilton HJ364 喷水装置，因为与其他推进形式相比，该装置在运行时对海洋哺乳动物来说更为安静。螺旋桨也位于内部，所以完全消除了螺旋桨撞击海洋哺乳动物的风险。

他们保留了水翼支撑系统，但新的水翼在攻角方面是可以调整的。这种控制直接降低了净油耗，因为可以将水翼设置到最有效的位置，以适应不同的乘客和燃料负荷，以及不同的运行速度和海况。

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与此同时，Teknicraft 使用 Omnis Marine CFD软件来优化船体和水翼系统。新设计的营运航速对应 1.2 的高弗劳德数，因此他们进行了初步的校准研究，让 17 米设计的海试数据与新船仿真中使用的参数保持一致。他们对曲线、表面和箱体进行了细化，确保达到所需的分辨率，以捕捉水翼、颔线和艉板尾流区域潜在的复杂湍流，并且在域中使用了比正常网格更高的扩散。

仿真数据与 17 米海试数据在1% 范围内实现了成功校准，这给 Teknicraft 带来了很大的信心，也加深了对设计的理解，可以放心对新双体船设计进行优化研究。

Whale Watch 的新 24 米双体船于 2020 年 10 月推出，预示着这家创新的海洋旅游运营商迈向了可持续生态旅游的新纪元。Omnis Marine 在设计的演变中发挥了重要作用，这艘更大、配置性更好、更舒适的船大幅度提升了整体游客体验。

Omnis Marine 具有独特的功能，如带有自适应网格细化技术的单网格方法和使用真实的公开水域推进数据，对于基于矩阵阻力的应用而言，该软件提供了一套终极 CFD 工具。

Omnis 软件技术与工作流程现已集成在Cadence  Fidelity CFD 软件平台中，助力 CFD 工程师通过简化的工作流程更好地仿真多物理场的系统性能。

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原文由Cadence楷登PCB及封装资源中心整理撰写。
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