基于CFD的超大型液化气船型线优化

考虑到船舶实际营运过程中的营运剖面在船舶型线设计中的重要性,针对超大型液化气船,引入一种直立楔形艏部,分析其水动力特性并与传统球鼻艏进行对比,制定适用于工程设计的完整流程。采用势流软件结合自动优化平台进行自动优化,采用粘性流软件对优化后的线型进行计算对比,并在最后经过船模试验的验证。     

客滚船首尾部砰击计算研究

客滚船的特殊线型——艏部外飘幅度较大和艉部的扁平肥大型结构,在营运过程中易受到砰击载荷的作用。由于该类船舶砰击问题显著,故一直是业内研究的热点。以某客滚船为例,针对其艏艉结构进行砰击计算,采用计算量适中,且可实现砰击载荷预报的频域法,将砰击载荷映射到相应各部分的有限元计算模型上,经计算分析,得到艏艉结构在砰击压力下的应力结果,最终实现对客滚船砰击强度的安全评估。整个计算探讨过程,可供同类船舶的设计研究人员借鉴。     

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。     

斧艏线型在高速艇中的应用

高速艇线型优化是方案设计的重点，采用CFD方法，对适用于排水型高速艇的斧式直首线型进行分析研究。通过对某常规高速船线型进行艏部改型，改型中主要控制船体中部以及尾部保持一致，仅将艏部改为斧艏线型，比较静水力性能以及水动力性能，包括快速性和耐波性等，分析两种线型的优劣。采用RANS方法以及势流的方法进行计。根据文章采取的不同减阻方案，优化后的线型具有较为明显的减阻效果，并且斧艏线型具有更优秀的耐波性。     

浮冰冲击作用下的乙烯运输船舷侧结构强度分析

对无限航区的21000m3乙烯运输船舷侧结构,分别采用纵骨架式和横骨架式冰区加强设计。根据FSICR规范要求,更新舷侧冰带区域内构件尺寸,并针对艏部冰带区域内船体结构,分别建立了原始的、纵骨架式的和横骨架式的冰带结构设计有限元模型。通过强度计算,认为艏部冰带区新结构满足规范设计载荷要求。在此基础上,单独建立艏货舱冰区舷侧外板板架有限元模型,研究两种新设计形式适用的外板在更大浮冰冲击载荷作用下塑性变形。计算结果表明:纵骨架式结构外板塑性变形明显低于横骨架式。     

浮冰冲击作用下的乙烯运输船体 舷侧结构强度分析

对无限航区的21000m3乙烯运输船舷侧结构,分别采用纵骨架式和横骨架式冰区加强设计。根据FSICR规范要求,更新舷侧冰带区域内构件尺寸,并针对艏部冰带区域内船体结构,分别建立了原始的、纵骨架式的和横骨架式的冰带结构设计有限元模型。通过强度计算,认为艏部冰带区新结构满足规范设计载荷要求。在此基础上,单独建立艏货舱冰区舷侧外板板架有限元模型,研究两种新设计形式适用的外板在更大浮冰冲击载荷作用下塑性变形。计算结果表明:纵骨架式结构外板塑性变形明显低于横骨架式。     

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%。     

特种材料球鼻艏抗冲击特性数值研究

为探讨球鼻艏结构的抗冲击性能,采用数值手段对典型球鼻艏结构进行一体化建模,基于Abaqus的声固耦合法模拟水下非接触爆炸载荷与球鼻艏结构的相互作用,提取设计工况下的球鼻艏典型部位的冲击响应结果。结果表明：钛合金材料极大提高了球鼻艏结构的局部抗冲击性能,但在遭受水下非接触爆炸载荷时,仍出现了明显的塑性变形;球鼻艏底部钢结构由于采用纵横肘板进行支持,具有优异的安全性;随着冲击因子的增加,球鼻艏结构的应力近似呈线性增长,而塑性应变曲线随着冲击因子的增加呈指数曲线增加。     

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。     

中型豪华游船直立艏型线设计和优化研究

为改善一型7万总吨级中型豪华游船的经济性和舒适性,在常规球艏优化方案的基础上,开展直立艏的型线设计和优化研究。首先,针对多个典型营运速度下的阻力性能,应用型线优化软件CAESES和CFD软件SHIPFLOW组成的数值优化平台,采用全参数化方法,对船艏型线进行自动优化。然后,应用NUMECA-FINE/Marine软件,对优化方案在经济航速、巡航速度和设计航速三个工况下的静水中的阻力进行更为精细的数值验算,确认优化效果。最后,对常规球艏和优化的直立艏两个方案分别开展模型静水阻力试验和波浪中的阻力试验。静水中的试验结果证实,直立艏优化方案在三个典型航速下的阻力都明显小于常规球艏方案;设计吃水、设计航速下迎浪规则波中的试验结果表明,相比于常规球艏方案,直立艏优化方案的波浪增阻明显更小,垂荡和纵摇响应总体上也有所减小,营运经济性和舒适性都能得到一定程度的提升。     

参数化方法的中型豪华游船特殊球艏线型优化

以一艘中型豪华游船为例,在分析豪华游船船型特点的基础上,对其球鼻艏线型进行了优化.优化过程中采用参数方法生成了一系列球鼻艏线型,通过CFD方法对其兴波阻力和总阻力进行评估分析,并通过灵敏度分析得到对阻力影响最为显著的参数,获得了阻力性能较好的球鼻艏线型方案.最后通过模型试验对优化线型进行了模型试验验证,试验结果表明文中优化的线型具有良好阻力性能,为进一步开展豪华游船线型设计提供良好的技术参考.     

双体船型清污船结构强度评估

基于中国船级社《小水线面双体船指南》(2005),考虑双体船的静水载荷、重力载荷和环境载荷等,确定设计载荷和设计工况,采用有限元分析的直接计算法,对双体船的主船体及连接桥结构进行强度评估。结果表明:该双体船结构满足强度校核要求,高应力发生在货舱端部的连接桥附近和艏部导流板处。     

FPSO关键管路甲板上浪与砰击载荷计算

以FPSO甲板上受波浪冲击的典型结构物为研究对象,从甲板上浪和砰击两个方面分析布置于主甲板、舷侧、船艏及艉部低艉甲板的板型和细长型结构的甲板上浪和砰击载荷计算方法。运用CAESAR II分析软件,建立泡沫、货油卸载、海水排舷外管路的应力计算模型,提出甲板上浪和砰击载荷的合理加载方式,以及对管路布置的优化方案,为类似项目管道工程设计提供依据。     

对开式艏门的结构优化改装设计

对开式艏门作为某型船的关键设备在波浪载荷下容易损坏。文章阐述了采用模型试验、理论计算、规范计算、实船试验等方法研究艏门波浪载荷,进行艏门有限元建模计算,从而找到薄弱环节并进行优化改装设计的方法。     

艏艉破冰模式极地船冰区划分及冰载荷弯矩剪力对总纵强度的影响

对于首尾破冰模式的极地船舶，规范中并没有详细给出其冰带划分的方法，仅仅提到尾部破冰参考艏部破冰区域划分，但由于船体尾部线型和艏部线型差距较大，故并不能很好的适用，本论文以一艘PC4级110kt极地原油船为例，就此针对尾破冰模式进行冰区带划分。 另外冰载荷产生的弯矩剪力对船体总体强度的影响也在本文中论述。     

基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

针对一型具有水下多种工程作业功能的3 000 m深潜水作业支持船这一大型复杂船型,基于数值模拟方法进行快速性综合优化研究。数值模拟船体艏部形状、艉封板高度及小尾鳍角度等变化,分析艏艉部线型的改变对船体阻力及伴流的影响。根据分析计算结果综合优化船体线型,预估船舶航速,并在水池对最终优化后的船型进行模型试验。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综合优化设计思路的正确性。     

84000立方米VLGC线型优化设计与研究

论文介绍了为VLGC船设计的常规球鼻艏型、隐形球艏型两种船首方案的初始线型,并对两种方案进行了前体兴波优化和比较分析,最终选用常规球艏,获得较弱兴波。对后体,在满足了主机布置的前提下,延长了去流段,降低了粘压阻力。本例设计优化工作中,运用阻力评估软件Rapid优化线型,经历了两次船模试验的验证,线型优化后的方案3较优化后的方案1_Opt,可提高航速0.2kn,或在相同航速时可降低5%左右的功率。在工作前期利用Rapid评估线型之优劣,后期利用Star-CCM+作进一步确认,两款软件对线型优劣的评估与试验结果一致,说明CFD优化设计工具具有一定的可靠性。     

一种艏侧推外部加强结构研究

文章描述了一种艏侧推管端部外板外部船体的加强结构。艏侧推外部加强结构对应于船舶的艏侧推管开口的外部设置,艏侧推开口内设置有侧推管。该艏侧推外部加强结构包括包笼板和包围艏侧推开口,并与侧推管以及船舶的主船体外板焊接,形成一腔式密闭空间,并具有与船舶艏部流线型一致的光顺线型体外型;还包括过渡板和内部加强肋板等。该新型艏侧推外部加强结构可有效地降低艏侧推开口对船体结构的削弱。     

球鼻艏换新工程的质量控制工作

对于集装箱船和滚装船的球鼻艏换新工程,新球鼻艏的线型是否能够满足型线图的要求、球鼻艏外板及其与船体艏部外板的过渡是否光顺,是考核该项工程建造质量的重要因素之一,而对球鼻艏线型的控制又是该项工程的一个难点。文章分析了新球鼻艏分段建造中产生线型不光顺的各种因素,并根据新分段建造中各阶段的具体情况提出了适当的控制方法。     

全回转拖轮艏部带缆桩甲板支撑结构强度分析

带缆桩、导缆器等系泊设备,在船舶处于系泊作业时,会受到很大的集中载荷作用。为保证系泊的安全,中国船级社MSC/Circ.1175通函要求必须对系泊设备的支撑结构进行有限元强度分析。以2200马力全回转拖轮为研究对象,以中国船级社《国内航行海船建造规范》(2006)为依据,采用MSC.Patran/Nastran有限元软件对该拖轮艏部带缆桩甲板支撑结构作强度校核,其结果可为同类船舶艏部带缆桩处结构设计和优化提供参考。校核结果表明,该船艏部甲板支撑结构满足规范中的强度要求。