基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

该文针对一型具有水下多种工程作业功能的 3000 m 深潜水作业支持船的大型复杂船型,基于数值模拟方法进行了快速性综合优化研究。通过数值模拟,对于船体首部形状、尾封板高度及小尾鳍角度等变化,分析了其改变的首、尾部线型对船体阻力及伴流的影响；根据分析计算结果综合优化了船体线型,预估在限定功率下的船舶航速,并在水池对最终优化后船型进行了模型试验。结果表明：试验结果与数值预估结果吻合,验证了数值计算的准确性以及大型复杂工程船型线型综合优化设计思路的正确性。     

基于CFD技术的散货船线型优化研究

随着CFD技术的逐渐成熟,该技术已被应用于线型母型的选取和线型优化等设计流程中。依托"计算流体力学的实用化研究"项目,以17.5万dwt散货船为研究对象,应用CFD软件和优化软件来改进该船的阻力性能及伴流场。选取船体艏部三个特征参数和艉部两个特征参数作为优化变量并针对每个改型进行数值模拟,并将该船原型及艏、艉部分别优化所得线型进行模型试验,试验结果与数值研究方法的结论一致。     

船艉线型对船舶阻力性能的影响

以船体阻力性能为优化对象,基于改造母型船法,分析船艉线型的改变对船舶阻力性能的影响。根据船舶主要参数设计要求,参考同类船型,利用Tribon-Lines模块对船舶艉部型线进行改造,生成两种方案船型,并通过CFX软件对母船型以及方案船型进行粘性绕流场的数值模拟,讨论不同航速下艉部线型对船体总阻力的影响。研究结果表明,在以船体阻力性能为优化对象时,选优后的方形艉在相同的航速下阻力低、消耗的功率小、形状效应小、粘压阻力和摩擦阻力也相对较小。     

62000 DWT多用途船的船型优化

在母型船的基础上对一艘62 000 DWT多用途船进行船型优化,以使其在设计吃水和结构吃水状态下获得更加优良的性能。分析母型船的船身压力和兴波,对压力梯度变化较大的区域变化船体局部几何形状;对艏部的进流角度和艉部的去流段长度进行优化,以降低兴波阻力和减小船艉的流动分离。使用Star ccm+对最终的优化线型进行计算,并与母型船的结果对比,结果表明,优化船型与母型船相比,在设计吃水和结构吃水的阻力下降明显,船身表面压力梯度分布和螺旋桨盘面处的伴流分布更为均匀,达到了优化目的。结构吃水状态下的模型试验表明,阻力数值计算结果准确。线型优化使得船型具有更优良的性能,达到能效指数的要求,满足节能减排的目标。     

高能效江海直达散货船线型开发研究

以两万吨级江海直达散货船为研究对象,以提高能效为目标,结合船舶CFD数值分析和模型试验手段,对船舶的艏型与尾型选择,艏部水线与横剖线设计以及艉部双艉鳍倾角、间距、大小、形状等方面进行了分析研究。最终开发的线型采用新型直型艏和非对称双尾鳍,波形平缓,船体表面压力分布均匀,阻力低;经尾鳍后形成了有利于外旋桨工作的预旋流,螺旋桨推进效率高,船舶能效设计指数(EEDI)相比国际公约要求的能效设计基线降低了30%以上,成功开发的新船型将成为新一代江海直达船型的引领船型。     

汽车滚装船艉部布置特征

与普通运输船相比,汽车滚装船船型特征明显,船身高大,有多层甲板。船体采用中段肥胖,艏、艉部线型瘦削,特别是艉部机舱等的布置,外形采用方艉,设有宽大的艉门兼作跳板,方便车辆进出。     

双艉船型优化的系统研究方法

本文介绍了在长江双艉船型型线的研究开发中,利用船体型线生成交互设计、船舶工程CFD综合技术及船模试验三位一体的优化船舶线型的系统研究方法。     

30万t FPSO外加电流阴极保护系统设计

考虑到FPSO设计为30年不进坞,需要设计满足外板防腐要求的ICCP系统,按照规范计算经验布置艏艉两套ICCP系统,通过数值仿真软件建立三维模型后进行模拟分析,校核在作业期间ICCP系统输出的保护电流以及船体各区域保护电位值。按照数值模拟结果,对ICCP系统设计进行调整和优化,数值结果表明,简单按照规范计算得出保护电流后确定的ICCP系统,存在部分区域保护电流分布不均,出现过保护或欠保护的现象。基于规范计算结果,采用数值仿真软件进行ICCP系统设计模拟分析后,针对FPSO船体外形结构型式特点,通过艏、中、艉部区域配置不同型号辅助阳极,增大辅助阳极屏蔽层面积,能够让外板保护电流更加均匀分布,保持合理的保护电位。     

基于艏艉全参数建模及自航计算的线型优化

以一艘散货船为例,介绍基于艏艉全参数建模和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)自航计算的线型优化方法。对艏艉进行参数化建模与变换,通过CFD进行船体阻力计算和自航计算,最终优化得到满足总体性能和轮机布置要求且螺旋桨收到功率最小的船体参数化模型。     

小型渔政船线型及附体设计优化

选取某近海小型渔政船典型船型,研究艏艉线型和附体对船舶阻力性能的影响。通过对线型、船型系数以及舭龙骨、压浪板、呆木等常规附体对小型渔政船航行性能的影响进行数值模拟分析,优化船舶线型,针对小型渔政船的功能需求选取合适的附体组合形式,并通过实船运行验证优化后的渔政船航行性能有所改善,达到预期目标,可为同型船舶设计提供参考依据。     

渔船型线优化及水动力性能研究

基于fluent数值模拟和模型试验相结合的方法,对某一渔船进行型线优化,通过CFD仿真技术进行多方案船型优选,开展船模试验以验证仿真结果,以优选出来的船型为基础进行艉部和球鼻艏的改型,并再次通过模型试验量化改型的效果。型线优化后明显改善了阻力、推进水动力性能,取得了较好的结果。     

高速船型融合特型球鼻艏的多方案优化设计

[目的]为满足某特殊用途舰船的功能需求,需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响,对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。[方法]采用逐步趋近分析方法,对该船型及附体进行多方案对比分析,利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型,并通过模型试验进行验证。[结果]结果表明,最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。[结论]在相同计算条件下,数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别,所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。     

三万吨级重吊船快速性优化设计

针对航速较快而方形系数相对较大的船型要求，对30000吨级重吊船在成功设计了艉部线型的基础上，通过多次优化艏部线型，进行船模试验分析比较，筛选出优化的线型方案并结合优化的中侧斜桨，取得了良好的实验结果，并通过实船校核，取得了比预报更好的结果。     

SBD技术在"探索一号"科考船线型设计中的应用

文章介绍了"探索一号"科考船船体改型设计及基于数值仿真方法(Simulation Based Design,SBD)的艏部线型优化设计。首先,依据总体设计要求,对原船艏部进行了加长并开展了线型设计,采用基于RANS的数值评估方法对改型前后船舶阻力进行计算分析。在此基础上,采用SBD技术开展了艏部线型优化设计,以设计航速时的总阻力作为目标函数,FFD方法实现船体几何自动重构,利用粒子群优化算法对线型优化设计问题进行求解,设计结果表明:在满足工程约束条件下,最优方案总阻力收益十分显著,航速12kns时模型总阻力减小了7.7%,剩余阻力系数减小了26.6%。     

基于波浪增阻的长球艏球艉双体风电维护船研究

根据中国海上风电场维护船的使用要求和航行的环境特点,选取快速性和耐波性良好的长球艏球艉双体船作为风电维护船船型。利用基于CFD的数值仿真方法模拟长球艏球艉双体风电维护船在波浪中的纵摇和升沉运动,计算其波浪增阻。研究球艏球艉长度和片体干扰对长球艏球艉双体船在波浪中阻力性能的影响,为球艏球艉双体船以及风电维护船的船型设计与优化提供参考。     

极地海域撬冰式破冰拖船关键技术应用研究

针对破冰船的破冰结构和船体艏艉线型形状对破冰效率的影响问题,基于船体艏艉型线和形状及撬冰式冰刀结构形式的研究和探索,提出了破冰船的破冰冰刀设计方法。同时,阐述了船体艏艉形状对破冰效果的影响,论证了两种方法用于常规动力破冰拖船的实际效果,得出了通过对船体艏艉型线和形状以及撬冰式冰刀结构形式的优化设计能够达到小吨位海工船破冰目的的结果,并取得了较好的实效。     

超大型液化石油气船线型优化设计与试验

为开发具有国际竞争力的超大型液化石油气船(VLGC)船型,并为我国船厂获得VLGC的订单提供技术支持,基于CFD数值分析对VLGC进行设计吃水状态的线型优化研究.优化的线型波形平缓,船体表面压力分布均匀,艉部桨盘面伴流分布均匀,模型试验结果与CFD计算结果吻合良好.模型试验结果表明,最终优化设计的线型阻力低,能效高,船舶航速指标先进.对开发的新船型进一步开展不同纵倾压载状态的比较试验研究,结果表明,合理地调整压载纵倾值能有效改善压载状态的阻力性能,降低能耗.     

7万吨级成品油船线型优化设计

介绍了当前国内外市场需求量较大的船舶品种之一--7万吨成品油船的船体线型优化设计,共进行了两次优化设计（艏部改型和艉部改型）,派生出三个不同的船型方案,其中包括两个不同的球艏和两个艉线型方案.船模试验结果表明：在设计航速处,改型方案2较方案1（原型）的兴波阻力下降21%,在较大的航速范围内其有效功率下降4.5%～1.9%,推进效率提高2.5%;而改型方案3则较方案1（原型）的兴波阻力下降30%,其有效功率下降5.7%～3.1%,推进效率提高2.6%.将其与现有同类船型的性能进行了比较,证明该船的最终船型方案是优秀的,改型是成功的.同时,本文也结合近代大方形系数船舶的船型特点,就艏艉线型变化对船舶阻力及推进性能的影响（特别是对船舶快速性能影响较大的横剖面形状、浮心位置、设计水线以及球艏形状）也进行了较为详尽的分析,提供了某些较佳尺度及参数范围以供设计人员参考.     

船体艏艉板水火加工主要变形影响参数及规律研究

加热线间距是艏艉板水火加工成形的一个重要变形影响参数。随着加热线间距减小，将引起相邻温度场之间的复杂耦合，导致对局部变形产生较大影响。运用ANSYS有限元分析软件，对船体艏艉外板水火加工过程进行了数值模拟，分析了加热线间距对局部收缩量的影响规律。并通过实验验证了计算结果的可靠性。     

22000kW深水三用工作船快速性分析

综合考虑22 000 k W深水三用工作船的主尺度和船型系数,对船艏线型、船艉线型和横剖面面积曲线进行分析,利用CFD软件计算兴波阻力并优化线型,选择最优线型进行船模快速性试验。与国外某三用工作船快速性比较表明,22 000 k W深水三用工作船快速性具有明显优势。