西江干线船用螺旋桨性能分析与对比研究

针对西江干线船舶螺旋桨匹配与效率的问题,利用Pro/E和CATIA分别建立了西江干线船舶螺旋桨和船体的几何模型,应用Fluent计算软件和Workbench平台,在考虑有船体干扰的情况下,对西江主流船型螺旋桨的水动力性能和结构性能进行了对比研究.通过对比分析3叶螺旋桨和4叶螺旋桨的水动力性能和结构性能,预报了2种螺旋桨在实际营运环境中的优劣.     

基于人工神经网络的船型设计与阻力预报

船舶阻力与船体形状之间的关系是复杂的非线性关系,在实际设计中预报船舶阻力的方法一般主要有经验公式法和CFD方法.从打破传统方法的局限性和避免CFD计算的高成本出发,考虑人工神经网络理论对处理非线性复杂问题具有良好的适应性,采用RBF神经网络,试图为不同设计阶段的需要提出新的船型设计方法,并建立了相应的船型-阻力性能预测模型.通过实际数据验证了此方法的可行性和实用性.     

基于非线性规划法的最小阻力船型优化设计

为了获得阻力性能优良船型,以兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法并结合CAD技术研究最小阻力船型的优化设计.以总阻力为目标函数,总阻力用兴波阻力和平板摩擦阻力之和来表达,设计变量取船型修改函数的参数,在保证必要的排水量为基本约束条件下,选取Wigley船型为初始船型,分别对船体的首部和全船线型进行优化设计.通过将改良船型的阻力性能、船体线型和基于Michell积分法的优化计算结果相比较,证实了在相同的设计参数和约束条件下,采用Rankine源法进行船型优化结果更可靠.     

基于遗传算法的30万t级FPSO主尺度优化

FPSO集生产、储油、卸油于一体,自从出现以来,由于其灵活性和经济性,已经成为海上油田开发的主要设备.根据搜集的VLCC和FPSO的资料,提出了适用于30万t级FPSO的船体钢料重量估算公式,指出了各船型参数对此类船舶船体钢料重量的影响,并以船体钢料重量为目标,建立了30万t级FPSO船型参数的多目标优化数学模型,根据最小偏差法原理结合遗传算法,实现了该船型的主尺度优化. 所得结果表明此方法适用于大型FPSO和VLCC的主尺度优化问题.     

自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究

船舶与土木工程学院张谢东副教授获准国家自然科学基金资助,课题为“自由面上作操纵运动三维船体粘性流场数值研究”. 1.研究目标为 项目的主要研究目标是建立在自由表面上作操纵运动船体的粘性理论计算模型和相应的数值计算方法,开发出一套关于在自由表面上作操纵运动船体三维粘性流场及水动力数值计算的计算机软件.从而提高船舶操纵水性动力理论计算和船舶操纵性预报的精度,填补国内运用粘性流体力学理论研究船舶操纵性的空白. 2.研究内容 项目主要研究在自由表面上作操纵运动三维船体的粘性流动问题.运用现代CFD技术,以粘性流体力学基本方程RANS方程为基础,对在自由表面上作斜航和回转运动三维船体的流场、压力分布以及水动力进行数值计算,以精确地预报三维船体作操纵运动时的复杂流动现象,如三维流动分离和分离涡,精确地预报自由面上作操纵运动三维的水动力.为了验证理论计算的准确性,还将做相应的船模操纵性试验研究. 3.拟解决的关键问题 1) 采用原始变量法模拟船体粘性绕流的关键问题之一是船体坐标网格的生成,这是数值计算的基础,网格结构、类型和尺度将直接影响粘性流场数值计算的精度.因此,本研究的重点将放在对各类网格生成方法比较、不同网格对数值计算的影响以及三维船体网格生成的通用性和局部加密的研究上. 2) 采用N-S方程求解三维船体粘性绕流的另一关键问题是方程的数值离散问题,本项目将对传统的数值离散方法如有限差分法、有限解析法和有限体积法等进行系统的分析、比较,以寻求一种较为稳定和精确的方法,对作操纵运动船舶的粘性绕流进行计算. 3) 湍流模式和壁面处理形式也是影响粘性流动理论计算的精度和效率的一项重要因素,本研究将对适合于作操纵运动尤其是作大角度斜航和回转运动三维船体的粘性流动计算的湍流模式和壁面处理方法进行研究与探索. 4) 同时考虑粘性和自由表面的影响是研究的一个难题,也是将要解决的关键问题. 4.项目创新之处 项目的创新之处是在船舶操纵运动的理论研究中,引入了粘性流体力学的理论和方法,并且首次同时考虑自由表面和粘性对作操纵运动船舶的水动力的作用,运用现代CFD技术及粘性流体动力学方程,分析、计算作操纵运动船舶的流场、压力分布及水动力,从而建立更加合理、精确和完善的操纵运动船舶水动力理论计算模型和数值计算方法. 科技处(余区办) 章爱武     

基于快速性的船型优化及其在三用工作船中的应用

近年来,海洋石油开发事业相关装备产业快速升级,三用工作船作为海上油气平台作业必不可少的辅助船舶,发展迅速,需求量非常多,其船型优化也成为当前船舶设计中的热门研究问题。文中根据C FD的船型优化基本原理对现有三用工作船进行船体线型优化,比较优化前后船体阻力性能的区别,并用试验方法加以验证,从而达到优化船型的目的。     

港口系泊船舶压载吃水取值研究

根据现行荷载规范中船型尺寸、排水量、受风面积和形状系数等船舶参数与船舶形状特性的关系进行研究,得出船舶压载吃水的计算方法,并与国内、外船舶压载吃水取值经验和部分船舶压载吃水试验参数进行对比分析.结果分析表明:该方法更适合中国港口工程设计应用.     

Rankine源法的船舶下沉量数值计算初步研究

船舶下沉量是影响船舶安全富余水深的重要因素,具有一定的研究价值.本文对基于Rankine源法的船舶下沉量数值计算进行了初步研究,该方法是一种基于势流理论的边界元法.使用Rankine源法计算船舶下沉量时,首先在船体、自由面、岸壁等边界上分布一系列Rankine源面;进而对边界条件线性化,将源强带入边界条件,建立源强的线性方程组;用迭代法求解该线性方程组,获得源强值,根据源强值计算出船体水动力、力矩和下沉量.研究结果表明,该方法计算船舶下沉量精度较高.     

特种船型的二维水动力计算

应用Ｆｒａｎｋ精密拟合源仁分布法研究了各种船型在水中振荡的二维水动力系数计算，并用ＦＯＲＴＡＲＮ７７语言编制了水动力系数计算程序，对各种形状的船型剖面进行了计算，特别是特种船型剖面。     

基于变换函数的船体曲面参数化修改技术研究

为实现基于CFD的船型自动优化,需要一种参数化的船体型线生成方法.文中改进了一种基于变换函数的船型参数化方法,以使变换船型更丰富、合理,该方法可以通过改变几个参数即可实现船体型线的自动生成.研究表明,只要选择合适的变换函数,参数的取值范围合理,则可以保证变化后的船型仍然满足光顺性等特征.以1 300 TEU集装箱船和戴维泰勒水池DTMB5415标模为例,阐述了基于变换函数的船体型线变换过程,结果表明,基于变换函数的船型变换方法可以应用于船型精细优化中.     

Shape optimization of bow bulbs with minimum wave-making resistance based on Rankine source method

The hull form optimization concerns one of the most important applications of wave-making resistance theories. In recent years, scholars can determine the hull form by using the optimization method based on the computational fluid dynamics (CFD) and other mathematical techniques. In this paper, the hull form optimization method based on the Rankine source method and nonlinear programming (NLP) is discussed; in the optimization process, a hull form modification function is introduced to represent an improved hull surface and to generate a new smooth hull surface by changing its frame lines and bow stem profiles under the prescribed design constraints. Numerical example is given for a practical container hull form. Finally, shape optimization of bow bulls is shown for non-protruding and protruding bow bulls. This study presents a simplified and practical design method to the select frame lines of bow bulls.     

船体型线多学科设计优化系统重构研究

文中分别阐述了目前应用较为普遍的MDF及IDF系统重构方法的基本原理,以46000t油船主尺度及型线的优化设计为例,采用两类不同的系统重构方法进行了优化．结果表明,IDF方法是船型多学科设计优化系统重构的理想方法．     

设计美的形式要素

文章分析了形式和功能与设计的关系,对设计美的依托进行了探讨。针对设计美的形式要素在工业设计中运用的现状,说明了设计美的形式要素在现代设计中的重要作用。     

Minimum resistance ship hull uncertainty optimization design based on simulation-based design method

In the ship hull optimization design based on simulation-based design (SBD) technology, low precision of the approximate model leads to an uncertainty form of optimization model. In order to enable the approximate model with finite precision to maximize the effectiveness, uncertainty optimization method is introduced here. Wave resistance coefficient approximation model, built by back propagation (BP) neural network, is represented as a form of interval. Afterwards, a minimum resistance optimization model is established with the design space constituted by principal dimensions and ship form coefficients. Double-level nested optimization architecture is proposed: for outer layer, improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm with learning factor improvement strategy is used to generate design variables, and for inner layer, modified very fast simulated annealing (MVFSA) algorithm is used to solve the objective function interval with uncertainty region. Cases calculation proves the effectiveness and superiority of uncertainty optimization method for ship hull SBD optimization design, thus providing a good way for finding optimal designs.     

爬模技术在桥梁施工中的应用

以某大桥高墩施工为例,分别针对爬模系统的组成、塔身爬模施工工艺以及爬模系统的特点进行了详细探讨,指出了液压爬模的施工要点,包括液压爬模系统技术参数、液压爬模系统的安装施工、主塔液压爬模施工,可为同类桥梁施工提供借鉴。     

一类第二型Fuchs群的约化形式及其基本域

定义一类二型Fuchs群,这类Fuchs群是经典模群PSL(2,Z)的重要推广。令q为不含平方因子的自然数,q>4,定义G(q~(1/2))为由形如(acq~(1/2)bq~(1/2)d)∈SL(2,R)的矩阵构成的群。接着,讨论它作用在所有实正定二次型P2的约化形式。最后,给出所有这些约化形式构成的集合与G(q~(1/2))作用在P2上的一个基本域的关系。     

大型船体焊接变形控制与校正技术研究

本文分析了焊接变形产生的原因和种类,强调在船体设计、结构设计、施工工艺等方面如何控制焊接变形,总结控制船体焊接变形方法和矫正的工艺方法。