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通过数值计算的方法来模拟强迫横摇和强迫垂荡等费用昂贵、周期长的约束船模试验，进而得到船舶操纵性计算所需要的水动力导数，能降低研发成本、提高准确性高、缩短周期。 纯首摇运动：在水池中使船模沿水池中心线作匀速U0运动的同时，叠加一个横向谐和位移运动 η=η_0∙sin(wt)，并且试验中船模的运动轨迹处处与船舶x轴相切。 强迫横摇：在水池中使船舶绕其重心做固定幅值角度和固定频率的横摇运动。 强迫垂荡：在水池中使船模沿水池中心线作匀速U0运动的同时，叠加一个垂向位移运动 η=η_0∙sin(wt)。
纯横荡运动：在水池中使船模沿水池中心线作匀速U0运动的同时，叠加一个横向谐和位移运动 η=η_0∙sin(wt)。
客户采用多相流模型，使用VOF方法捕捉自由液面；通过在船艏前方设置速度入口边界条件来模拟船舶在水中匀速运动；通过动网格技术控制船舶强迫运动的轨迹，以此来模拟船舶强迫运动。客户采用Qflux软件进行船模强迫运动仿真，操作简单快捷，上手快；计算结果准确，与试验结果对比，满足误差要求。
下面4图依次为模拟纯横荡运动、纯首摇运动、强迫横摇和强迫垂荡。
螺旋桨在水下工作时，由于压力面与吸力面的压差产生推力作用。但当吸力面压力低于水的空化临界压力就会形成气泡产生空化现象。空化的产生不仅仅会对螺旋桨的水动力性能产生的影响，由于气泡的不断的生成与溃灭，螺旋桨表面还会出现变形、材料剥蚀现象，同时还会产生很大的空化噪声。
目前客户主要采用的是模型试验与国外商业软件仿真的方式。模型试验主要在循环水槽中进行，通过摄像系统观察空化现象，比较难以定量分析。而仿真模拟主要利用VOF方法模拟两相流问题，基于空化模型模拟空化现象。
TF-QFLUX基于不可压缩流动求解器，采用VOF两相流模型，提供了Full CavitationModel、Kunz Model、Yuan-Sauer-Schnerr Model以及Zwart-Model四种空化模型。能快速、便捷、准确地模拟螺旋桨空化模拟。客户能够借助Qflux软件快速准确得模拟螺旋桨空化现象，同时可以根据试验结果修正空化模型，得到更多量化的空化流场信息。
船舶操纵性关系到其航运安全性和经济性，全球每年20%的海运事故是操纵性问题所导致的，包括2021年3月“长赐号”在苏伊士运河搁浅事件。船舶操纵性包括机动性和航向稳定性两个矛盾体，且与船舶主尺度密切相关。船舶设计阶段需要对其操纵性给予充分的论证和评估。物理水池试验是目前常用的船舶设计方法，但成本高、效费比低，且存在尺度效应问题。基于CFD软件的数值水池正在成为船舶水动力学设计的重要手段。
KVLCC2是三大主力船型（邮轮/散货船/集装箱船）之一。艏摇是船舶操纵性的典型工况，船体将做大幅度6DOF运动，表面波系、水下绕流结构相对复杂，数值仿真难度较大，需要采用嵌套动网格、脱体涡模型等先进算法。本算例缩比1:100，模型水线长度Lpp=3.2m，吃水深度0.208m，Fr=0.142，Re~1.0e7；艏摇采用正弦运动模式，角度幅值为8°，横向位移幅值为0.2m，艏摇周期T=20s。
本算例采用多面体非结构网格和嵌套动网格算法，网格单元约408万。QFLUX求解器选用基于SIMPLE方法的不可压求解器，湍流模型采用基于SST k-w的IDDES，水气两相流采用VOF模型；指定船体艏摇运动规律，入口水流速度为0.797m/s，出口指定静压；空间离散格式为2阶迎风、时间格式为1阶隐式Euler（Euler Backward），时间步长取0.001s。QFLUX模拟的水动力曲线及平均值将与某物理水池试验数据进行对比分析。
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