高耐波隐身船型设计

具有优良耐波性和隐身性的舰船是当前世界各海军强国舰艇平台技术研究的重要发展趋势。以往舰艇的雷达波隐身设计主要是对上层建筑和舰面设备进行外形隐身设计,对主船体很少进行雷达波隐身设计,主要是因为主船体的隐身设计可能会影响其航行性能。为进一步提高舰船的隐身性和耐波性,本文以几千吨级舰艇为对象,在对船体进行隐身设计的基础上,以深V船型作为设计船体水线以下部分的基础线型,通过对底升角、首部吃水、尾部形状、长宽比和底面的凹凸进行优化,对比在不同情况下的耐波性和阻力,对船舶运动及水动力性能进行分析,提出了一种适用于未来隐身水面舰艇的高耐波性船型。     

悬挂式多波束水动力分析

多波束主要用于考察海底地貌,保证良好的水动力性能可以更有利于多波束的工作。波浪中舰船产生的纵摇和垂荡是影响多波束水动力性能的主要因素。多波束所受的合力主要是由波浪中舰船垂荡和纵摇所产生的耦合垂向加速度引起的。采用势流理论计算舰船水动力系数,进一步采用STF二维切片理论对舰船耐波性进行预报。多波束升力的计算要考虑波浪和纵摇的攻角,合力与升力、重力以及浮力的差值即为多波束与船体间的作用力。多波束的水动力周期性变化,变化周期同舰船摇荡周期相同。     

舰船船型航行性能的多学科设计优化应用研究

舰船船型航行性能设计及优化是舰船总体设计的重要部分。针对以往迭代式的多方案船型设计及优选效率较低、难以获得全局最优解等不足,引入多学科设计优化方法,开展船型航行性能优化。以DTMB 5415标模船型阻力、耐波性和操纵性等综合优化为例,介绍船型多学科协同设计优化的一般过程,建立以典型性能指标为优化目标的数学模型,获得了综合航行性能明显改善的船型方案,验证了多学科设计优化在船型设计中的应用潜力。研究成果可为工程船型设计提供有益参考。     

舰船船型航行性能的多学科设计优化应用研究北大核心CSCD

舰船船型航行性能设计及优化是舰船总体设计的重要部分。针对以往迭代式的多方案船型设计及优选效率较低、难以获得全局最优解等不足,引入多学科设计优化方法,开展船型航行性能优化。以DTMB 5415标模船型阻力、耐波性和操纵性等综合优化为例,介绍船型多学科协同设计优化的一般过程,建立以典型性能指标为优化目标的数学模型,获得了综合航行性能明显改善的船型方案,验证了多学科设计优化在船型设计中的应用潜力。研究成果可为工程船型设计提供有益参考。     

船舶水动力性能中的多学科交叉设计优化系统

传统的船舶设计通常只是通过优化设计追求一个或者某几个性能指标符合要求,并且往往局限于单学科指标的优化,无法实现多个学科之间的综合平衡。因此,船舶的系统综合性能仍然存在巨大的提升潜力。通过利用各学科之间的协同效应,多学科设计优化方法可以得到整体的最优解。因此通过多学科设计优化方法可以有效提高船舶的设计质量。本文主要开展船舶体型线水动力性能的相关研究。     

驱逐舰耐波性与人因中晕动症相关性分析

舰船耐波性不仅是衡量舰船总体性能的重要指标,也对舰船上人员晕动症的发生有直接影响,因此,良好的耐波性设计是保障舰员舒适度和绩效的基础。采用切片法理论编写耐波性计算程序,对DTMB 5415标模进行耐波性计算,得到在迎浪中不同航速下船艏、重心处的垂向加速度响应,分析DTMB 5415标模对应的驱逐舰升沉运动时垂向加速度对人因中晕动症造成的影响,给出驱逐舰耐波性与人因中晕动症的数值关系。结果表明:船艏和重心处垂向加速度理论计算结果正确,准确度满足晕动症预报的要求;计算所得晕动症发生率规律合理,可作为驱逐舰船型晕动症发生率分析和预报,以及人因改善的资料。     

舰船电力电子的耐波性仿真系统设计

目前,电力电子技术在舰船动力驱动和航行等方面的应用越来越广泛。然而,海洋情况复杂多变,风浪常造成舰船产生摇、荡等行为,耐波性作为衡量舰船稳定性及安全性的重要标准之一,受到越来越多的关注和研究。舰船电力电子系统作为舰船重要的子系统之一,其耐波性能深刻影响着整个系统的耐波性和工作效率。针对这一问题,本文详细分析耐波性的理论进展及其仿真原理,在利用谱密度函数进行分析的基础上,构建一种适用于舰船电力电子的耐波性仿真系统。     

舰船优化设计中耐波性计算方法的探讨

在舰船优化设计过程中,要求所采用的耐波性能计算程序计算速度快而且对原始数据的完整性要求不高,比如设计初期往往没有完整的型值。本文了一个简化的耐波性能计算方法,包括简化的水动力系数计算方法和简化的方程。为了验证其准确性,将其结果与ＳＪＴＵ耐波性理论计算程序、ＤＮＶ的商业程序以及实验进行了比较,显示该方法可以用于工程设计。     

船舶耐波性模糊优化方法研究

创建了一个基于优化平台概念的船舶耐波性模糊优化系统。该系统由优化平台、耐波性计算和型线改造3个子系统组成。利用这一优化系统对大型集装箱船的耐波性能进行了优化，结果说明该优化系统可实现以船舶耐波性因素为目标函数的最优化设计。     

基于有限元的整船结构多学科设计优化

目前在同时考虑舰船水动力性能和结构性能的多学科设计优化模型中,水动力性能和结构性能的预报通常只能采用精度较低的经验公式。为了提高多学科设计优化模型的计算精度,必须要实现的技术就是将舰船水动力性能预报依赖于CFD的分析和将结构性能预报依赖于有限元的分析。重点研究了在多学科设计优化框架中集成有限元软件进行结构优化的技术。首先以一个简单的耐压圆柱壳为例子,介绍了iSIGHT调用Ansys进行包括参数化建模在内的结构优化的流程。然后对某船的整船有限元分析模型进行了整船结构优化研究。由于该船的整船结构有限元模型包含202个板和梁的属性,优化模型的设计变量很多,超出了目前很多优化算法的使用范围。在经过了多种优化算法的比较后,最终得到了优化解,实现了基于有限元的整船结构多学科设计优化。     

规则波浪中舰船摇荡耦合切片计算方法

[目的]切片理论方法在舰船耐波性设计中有着广泛的工程应用,该方法是针对切片平均位置来计算水动力,本质上缺少船体垂荡、纵摇与横摇的运动耦合性。为有效耦合船体垂荡、纵摇与横摇的运动,[方法]基于广义纵倾角和广义吃水增量的参数,以及船体坐标系下瞬时波面方程的解析表达式,以满足波面处压力为零的条件修正波面下压力分布的计算公式(史密斯效应);基于波面方程和压力分布修正公式,给出瞬时波面下船体切片的静水力与傅汝德—克雷洛夫波浪扰动力之和的计算方法,惯性水动力和阻尼力则采用经验公式估算。建立船体垂荡、纵摇与横摇耦合的时变系数动力学方程,采用AutoCAD图形面域技术开发计算软件,数值计算规则波浪中舰船的耦合摇荡运动。[结果]数值计算结果表明,大波高时横摇幅频曲线呈现出较为显著的因摇荡耦合导致的非线性效应,同时在横摇共振区内有明显的波浪传播方向的横摇偏摇现象。[结论]所得计算方法对于舰船高海况下的耐波性预报将产生积极的作用,计算软件可以作为耐波性设计选型的评估手段。     

基于参数化CAD模型的船型阻力/耐波性一体化设计

在舰船概念设计阶段,往往需要快速生成阻力和耐波性能兼优的船型。采用基于母型船的船型融合生成方法,实现了参数化船型自动生成。在此基础上,采用iSight优化平台,将参数化船型生成技术与阻力、耐波性计算模型集成,运用多学科设计优化技术实现了船型阻力/耐波性性能一体化设计。优化方法采用多目标遗传算法以获取Pareto前沿。以一艘46 000 DWT油船的型线优化为算例对这个过程进行了具体说明,试验结果表明总阻力降低了3%,验证了这种方法的可行性。     

舰船耐波性设计及其评价指标的计算

阐述了舰船耐波性设计的意义，从船舶在波浪中运动的机理出发，在船舶耐波性理论预报的基础上，介绍了船舶耐波性的意义——作业百分数的计算方法，并对1艘万吨级船舶的作业百分数进行了数值计算与分析。     

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。     

美国海军水面舰船的多学科设计优化（一）

尽管外形优化设计已经在许多工业生产中受到了相当的重视，但对自动优化程序在水动力船舶设计方面的应用还远没有达到相同的水平。与先进的计算流体动力学和优化方法结合在一起，数值计算工具能作为船舶设计的辅助工具，它可增强操纵性能，减低开发和建造成本。本文尝试将一种多学科设计优化(MDO)程序应用于增强现有船舶的性能。现阶段的工作仅仅涉及到水动力优化算法的建模、开发和运算。对于海军水面舰船，本文根据大卫泰勒船模试验池(DTMB)的5415型船模提出并在MDO方法的框架内解决了两学科设计问题的三目标函数优化问题。采用一个很简单的决策系统来对Pareto最优解进行排序，并对所选的设计进行基于梯度的求精优化运算。     

水面舰船耐波性指标及对Seakeeper软件的评价

针对目前国内军用舰船耐波性计算书中存在的问题，结合《舰船通用规范》中对适航性的规定，对水面舰船耐波性指标进行了较详细说明，指出军用舰船耐波性理论预报中值得注意的问题，并分析了目前较为流行的商用软件Seakeeper的适用船型和预报精度。     

基于模糊数学法的舰船耐波性综合评价

运用概率统计及模糊数学方法,在舰船耐波性规范的基础上,研究了舰船耐波性能的综合评价方法.提出了用"综合隶属度"的量化指标,对耐波性能进行综合量化评定.从试验或理论计算结果出发,提出了对舰船耐波性能综合评定的方法、步骤.通过SWATH的算例,证明此方法是可行的.     

RMS舰船建模仿真与技术研究

在舰船设计与制造过程中,常采用所谓的RMS(可靠性、维修性和保障性)指标来对整个系统的性能进行评价,这几个指标的好坏直接决定了舰船装备在实际作战过程中的性能发挥。因此,只有不断对RMS进行优化,完善设备的各种性能,才能实现船舶建造和设计的最优化,目前,这已经成为许多国家研究的重点。本文重点利用RMS建模方法,对舰船系统的设计和制造过程进行评估。并主要研究可靠性在RMS综合性能中的地位。     

CFD计算软件OpenFOAM在Wigley船模水动力特性分析的应用

随着船舶制造行业市场竞争的日益激烈,大型船舶制造企业要想在激烈的竞争中占据有利地位,必须提高舰船设计与制造水平。舰船的水动力特性直接决定了舰船的摩擦阻力和动力学性能,提高舰船的水动力特性具有深远的意义。本文研究对象是国际船舶领域通用的Wigley船型,结合计算流体力学分析软件Open FOAM,对Wigley船型的流体动力学特性进行了系统分析,有助于提高Wigley船型的流体动力学性能。     

船舶耐波性模糊优化方法研究

创建了一个基于优化平台概念的船舶耐波性模糊优化系统.该系统由优化平台、耐波性计算和型线改造3个子系统组成.利用这一优化系统对大型集装箱船的耐波性能进行了优化,结果说明该优化系统可实现以船舶耐波性因素为目标函数的最优化设计.