船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

基于iSIGHT的船型耐波性优化研究

将船型变换程序接入到iSIGHT系统中,进行系列船型的变换,生成船型库;应用三维时域面元法(Wasim软件)对船型库中的系列船型进行耐波性的计算,将计算结果绘制成图谱,对耐波性与主要船型参数之间的关系总结归纳,并编写插值程序。将船型变换程序与插值程序相连,再接入到整个优化系统中,寻找到耐波性能更优良的船型。以某远洋渔船船型为例,验证了基于iSIGHT的耐波性优化系统的可行性。     

一种船体UV度变换的设计方法

船体UV度变换函数可设定为某PDE的解。在给定一个母型船型的基础上，通过求解PDE得到船型UV变换函数，并产生一系列不同UV型的新船型。通过实例，说明了该方法的先进性和实用性。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

包括甲板的水线面变换法

本文通过甲板面面积系数和设计水线面面积的外层叠代、甲板面变换和横剖面面积曲线变换的自身内层叠代,在保持横剖面面积曲线不变的条件下,获得满足设计水线面系数变化要求的新船型,而不必寻找模剖面线的变换函数来实现设计水线面的变换,本方法是对传统的母型船变换的一个有益补充。     

新世纪我国内河船型发展展望

本文先简要地分析我国内河船型的大致情况，为了适应国民经济的发展和加入ＷＴＯ后与发接轨，作者提出新世纪我国内河船型的发展方向应该为：不断推进和完善常规船型的标准化系列化：超前地积极地开发新型专用船型，填空补白，适时发展；大力开发高性能船型，开创高速水路，振兴内河航运、通过船型的不断优胜劣汰、结构调整、技术创新、更新换代、显著改变内河航运的面貌，提高在市场经济条件下的竞争能力。     

利用改进的Lackenby进行船型变换与优化

基于FRIENDSHIP系统提出改进的Lackenby变换方法,改进的Lackenby变换使用B样条曲线,而不是采用传统的多项式进行船型变换。经过CFD计算验证,效果较好。     

船型发展的现状和船型研究的特点

现代科学技术的迅速发展,有力地推动了船型的发展。船舶市场困难重重,对船型研究与开发提出了挑战。本文介绍了船型发展的若干特点。在此基础上,研究分析了船型开发的特征及其前景。     

船型开发的必要性,可行性与进展

本文对当前我国船型开发的必要性、可行性及其进展进行了全面的述评,认为要想大力提高我国船舶工业在世界上的地位,争取获得更多的造船订单,除努力创造一个船舶研究、设计和建造的良好环境以外,重点应在船型开发上有明显进展。文章结合我国船型开发的一些现状,通过对日本、南朝鲜的横向比较,具体说明了船型开发是一种储备的生产力,手中有了船型就等于有了技术资本。     

基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化

基于计算流体动力学(CFD)理论,利用i SIGHT优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法集成船型变换及自动生成技术、CFD技术及优化算法。优化过程中,编制船型参数化融合模块实现船型变换与SHIPFLOW软件输入数据间的自动连接;采用遗传算法与二次序列规划法相结合的组合优化方法实现从全局探索再到局部空间寻优的整个流程。以某双艉集装箱船为例,优化后船体兴波阻力明显下降,总阻力也得到显著的改善,获得了设计航速下总阻力最小的船艏与船艉线型组合,表明了该方法的可行性与有效性。研究显示,所提出的方法可以获得阻力性能优良的船体型线供设计者参考,具有较强的工程适用性,在基于CFD的船型自动优化方面具有广阔的应用前景。     

面向计算的船体曲面NURBS造型

该文介绍了NURBS曲面的数学模型,提出用NURBS方法构造船体曲面的主要步骤,讨论了边界条件对曲线曲面形状的影响,给出一船体曲面,结果表明该方法的可行性,为基于曲面的船体几何特性计算奠定了基础。     

隐身桅杆与主船体耦合RCS特性研究

隐身桅杆技术是舰船隐身技术发展的重要方向之一,影响隐身桅杆RCS的因素很多,其中,隐身桅杆与主船体间的耦合直接影响RCS的考核结果。首次提出了隐身桅杆与主船体耦合RCS相对增加量的概念,并用以表征其与主船体的耦合特性。采用基于矩量法理论分析桅杆与主船体的耦合影响,研究结果可应用于隐身桅杆RCS综合评价。     

复杂结构船舶船体托盘划分方案

基于船体零件的托盘化管理在主船体建造中的重要性，结合实际生产流程，确立以中组立为基础的新的托盘划分方案，通过实船检验，可有效提高零件的流转效率，对大型复杂结构船舶的主船体建造具有较强的指导意义。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

基于设计特征的FRIENDSHIP船型参数化方法及实现

船型设计是船舶总体设计中一项极其复杂且又重要的内容,船舶的结构设计、性能计算、总布置等都要以船型为依据,因此,如何实现船型参数化设计尤为重要。FRIENDSHIP系统为船型设计提供了基于Feature特征和仿真驱动设计的参数化方法和实现机制。在对船型参数化基本理论———特征参数、特征曲线和曲面生成等进行详细阐述的基础上,以某型船艉部裸船体为例,具体阐述了船型参数化的实现流程,以及以Feature、Curveengine和Meta surface为特征机制的船型参数化的具体步骤。以Feature特征为核心的船型参数化方法不仅能为船型曲面的快速建立提供技术支撑,还可以为性能分析和优化提供基础条件。     

Hull girder strength

Hull girder strength is the most fundamental strength of a ship structure. To assess the hull girder strength, estimations of both extreme load which may act on the hull girder and the capacity of the hull girder are necessary, and many research works have been performed from this aspect. In the present review article, attention is focussed on the capacity of a ship hull girder. At the beginning, a short historical review is given in relation to the research works on hull girder strength, and some consideration is introduced on the ultimate hull girder strength from the design aspect. Then, state of the art and the future direction of the research works on hull girder strength are described.     

船体振动响应预报

利用有限元技术对船体总振动、上层建筑整体和各层甲板局部自由振动频率及上层建筑振动响应进行了预报。介绍了用于振动计算的单层甲板模型、尾部上层建筑模型、全船模型和简化全船模型及应用实例。研究了上层建筑和船体之间的耦合影响，并根据具体算例对各种模型化方法的效果进行了评价。     

不同航速下船体波浪诱导运动和载荷计算研究

应用三维时域水动力理论,以挪威船级社（DNV）的WASIM程序系统作为主要工具,分析研究了一条在国际航线上航行的某一集装箱船的水动力特性,包括船体运动与波浪诱导载荷的规律,给出了不同航速下的船体运动特性和剖面诱导载荷百年一遇长期预报结果,深入分析了船体的航速效应,为船体设计中船体波浪载荷设计提供了参考依据。     

小型高速SWATH船下体型线研究

根据帐篷函数法和切片理论分别编制了SWATH船的阻力、纵向运动理论预报程序,理论计算值与试验数据相一致.针对小型高速SWATH船主机置于下体后,下体型线的3种典型变化情况,理论分析了下体型线改变对SWATH船的阻力及纵向运动性能的影响,并对其做出综合评价.