船型小样本结合近似模型的阻力性能优化

为实现在小样本数量下构造出应用于船型优化的高精度近似模型,提出一种基于敏感度分析的拉丁超立方的船型样本点选取方法。以Wigley船型构建兴波阻力的响应面模型为例,同以往的拉丁超立方、正交试验设计生成的船型小样本所构建的模型进行预报精度的对比。结果表明,该方法选取的船型小样本均布代表性较好,训练的近似模型精确度较高;相比单纯采用CFD技术直接进行优化,采用该方法构建的近似模型可进一步提升船型的优化效率和质量。     

基于近似模型的海上发射船船型优化

基于径向基函数神经网络模型,以火箭承受弯矩为单目标优化函数,对双体发射船船型参数进行优化。选定船型方形系数CB和长宽比LA/B为优化变量,利用Lackenby方法,对船型参数化建模;应用最优拉丁超立方方法选取样本点,采用二次插值方法扩充样本点数据,建立双体船运动响应及功率近似模型;利用多岛遗传算法搜索最优船型。结果表明,优化后的船型可使火箭弯矩减小3.86%,从而为双体火箭发射船的设计及相关船型研究提供参考。     

基于近似模型的海上发射船船型优化

基于耐径向基函数神经网络模型(RBF),以火箭承受弯矩为单目标优化函数,对双体发射船船型参数进行优化研究。选定对船型参数CB和L/B作为优化变量,利用Lackenby方法,对船型参数化建模,应用最优拉丁超立方方法(LHD)选取样本点,采用二次插值方法扩充样本点数据,建立双体船运动响应及阻力近似模型,利用多岛遗传算法(MIGA)搜索最优船型。结果表明优化后船型的火箭弯矩减小3.86%,从而为双体火箭发射船的设计及相关船型研究提供参考。     

基于船舶阻力性能的船型主尺度参数敏感度分析

采用回归分析法研究船型主尺度参数对阻力性能的敏感度。首先确定船型参数及其变化范围;然后,通过均匀试验设计方法在设计空间选取样本点,并采用流体分析软件(Shipflow)对每个样本点进行阻力性能数值计算,进而构建样本集,再采用径向基神经网络生成近似模型,并验证近似模型的精度;最后,利用回归分析法得到船型主尺度参数对阻力性能的敏感度排序。通过研究可确定对总阻力性能影响显著的主尺度参数,从而为船型主尺度优化的顺利进行打下基础。     

基于能量优化法的船型快速设计

为使船型设计不再局限于母型的束缚,能够根据设计参数快速生成光顺的船体曲面,基于对船体曲线特征的分析,给出了具体的船型设计参数,提出了利用能量优化方法,以船体曲线的曲率平方和最小为优化目标,求解基于NURBS表达的、光顺的船体型线的设计方法。该方法可以在插值点、导矢、曲率、面积及形心等相关约束下调整船体曲线的基本形状特征,保证船体曲面的光顺性,实现船体曲面的NURBS表达。通过对某一条船的设计,证明了该设计方法的可行性和实用性。     

船型开发、船型认可及优化升级

正近几年来,尽管国际航运和造船市场低迷,但CCS持续通过在规范及技术科研方面取得的一系列成果,致力于为客户提供有价值的技术服务产品和解决方案。船型开发服务作为CCS主要的技术服务产品,不仅可以根据船东的营运需求开发或推荐合适的船型,也可联合设计单位及船厂进行新船型开发,并进行船型认可。CCS船型开发服务包括4个方面:1)船型联合开发。联合船厂及设计单位共同开展船型开发工作,利用CCS信息和技术优势,基于航线、     

满足静水性要求的Jackson潜艇船型

分析Jackson潜艇线型控制方程的几种表现模型形式,其中:2个形状因子的模型可利用设计要求中的排水体积与浮心纵坐标的联立方程组获得;其他针对2个形状因子的模型可利用优化方法获得。通过实例验证该方法的可行性。结果表明,该方法可用于建立数学线型,进而用于多学科设计优化。     

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.     

船型生成

介绍了中国船舶科学研究中心开发的一个船型生成模块及其特点和应用情况。该模块是针对大型集装箱和大方形系数低速船而建立的，但对一般的船型也适用。它利用强大的数据库，不但能生成性能良好的光顺线型，并能对该船型的快速性能作了评估。     

基于互联网的船型设计与航速预报应用服务系统

在702研究所微机版软件系统SHIDS3.0的基础上,开发了基于互联网的、界面友好的在线式船型设计与航速预报应用服务系统SHIDSweb。重点介绍了该软件的开发过程、技术优势及其应用情况、收费与网络用户管理机制、用户开发及未来发展计划。用户可根据船舶主尺度和主机参数,通过互联网应用该系统快速进行船型设计、静水力计算、阻力及自航因子估算、螺旋桨设计及航速预报,并对该船型进行耐波性和操纵性初步估算。该系统同时提供了船型几何及其快速性能试验结果的数据库查询。     

基于非线性规划法的实用船型首部优化设计方法

为了得到阻力性能优良的实用船型,以线性兴波阻力理论为基础,利用非线性规划法探讨最小总阻力船型的优化设计方法.以总阻力为目标函数(其中兴波阻力采用Michell积分进行计算),船体表面型值为设计变量,排水量不减为基本约束条件,再考虑实用船型的附加约束条件,对船体首部形状进行优化研究,得到改良船型.对优化前后的船型再利用Rankine 源法进行兴波阻力数值计算,进一步评估优化后的降阻效果.最后给出了实际船型(集装箱船)的优化计算实例,明显的降阻效果证实了本优化设计方法的可靠性.     

近似技术在船型阻力性能优化中的应用研究

船体型线优化过程中,通常要利用高精度的CFD软件对船舶的相关性能进行数值求解。这将耗费大量的时间,导致船型优化效率降低。为有效提高船型优化的效率,提出将近似技术应用于船型自动优化中,以代替CFD数值求解。探讨了样本点选取、样本集形成及近似模型实现途径等问题。以一艘1300TEU集装箱船的线型优化为例,构建船体兴波阻力的Kriging近似模型,并将其应用于球鼻首的优化中。计算结果表明,基于Kriging模型的船型优化是一种实用而且有效的方法。     

利用遗传算法进行船型优化

近年来人们运用兰金源方法结合最优化技术(非线形规划)进行了一系列的迭代计算，已得到具有最小兴波阻力的船型。如果要在实际的船体设计中应用最优化技术，还需要一种算法以求在合理的时间内找到真正的总体最优船型。如果将船体形状对母型船的变化限制在小扰动范围内，所需计算时间就可以大大降低。提出一种由于船型变化引起的扰动速度势的边界值问题。虽然船型进行了修改，但这个公式不需要重新划分船体和自由表面的网格，使得在短时间内可获得因船型改进而引起的兴波阻力变化，船型的优化也就变得可行。     

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.     

高速圆舭排水艇的船型设计

高速圆舭排水艇的船型设计,关键是合理选择尾部线型。本文通过一个船型组系的各种尾部改型试验结果,分析了航行纵倾角、底升角、尾板浸深面积、尾板宽度、尾部纵剖线形状、尾楔块的应用、尾折角线、面积曲线等因素对阻力的影响,从而为高速圆舭排水艇的船型设计提供依据。     

优化船型设计与研究的数学方法

针对给定的船型讨论了一种基于拖曳试验数据获得的最小阻力船型参数集的数学方法，并给出了一个阻力最小化的水动力实例，描述船型大约需要10个形状参数，根据相似性原理，将它们转为无因次数，选择设计状态下的总阻力系数作为目标函数。在约束条件下寻找最小阻力系数，这就形成船型参数相关性的条件，因为该条件在试验数据范围内并接近其平均值，反复搜索的过程就是在可行域内连续地构造船型的过程，在构造过程中，由于相关性的原因，一个主尺度改变会影响到其他主尺度的变化，使得设计过程更加困难，介绍的方法解决了这一难题。所讨论的方法不仅可以应用于阻力最小化中的水动力学问题，而且可用于结构失稳，振动和变形中能量最小化问题，以及保证可靠度下的重量最小化分析。     

小水线面单体船船型与阻力研究

对一种新型高性能船-小水线面单体船的船型与阻力性能作探索性研究,通过船型分析与设计计算,提出了两种小水线面单体船的船型方案,绘制了其中一种型线简图,结合理论计算、模型试验与经验公式方法,对设计船型的阻力性能进行了分析,阐述了小水线面单体船各阻力成分分配特性、主船体部分几何参数、潜深、支柱形状对阻力影响的规律.     

长三角海岛邮轮船型设计方案

在我国经济“双循环”的新格局下,国内邮轮市场迎来了新的发展机遇。区域游和岸线游是我国最具潜力的邮轮旅游品种,但目前还存在诸多问题,亟需提升邮轮品质和乘客体验。针对我国沿海邮轮市场和船型的现状,从相关法规要求和船型特点入手,开展海岛邮轮的船型艺术概念设计、船型概念设计和邮轮设计方案经济性研究,同时提出全新的海岛邮轮船型设计方案。希望该方案可为其他邮轮企业的船型设计提供参考。     

5万吨级灵便型散货船设计及船型研究

介绍了5万吨级灵便型散货船在国际航运市场的需求情况和该船的主尺度分析、船体设计以及航运经济性等。重点介绍了船体线型优化设计；设计两个球首和两个球尾线型，形成三个船型方案，通过船模试验结果，分析比较了首尾线型变化对船舶快速性各项因子的影响。与国际上同类船航运经济性比较结果证明，该船型快速性指标先进，设计合理，是经济高效的船舶。     

双尾鳍船型尾部几何特征参数对伴流场的影响

在我所秦申线浅吃水肥大型运煤船课题研究的第一阶段,探讨了一种带有两个单尾形状尾鳍的双尾鳍船型,无论在阻力还是在推进性能方面都优于相同排水量的单桨船,成为浅吃水肥大船型中新的优秀船型。但双尾鳍船型並不是尽善尽美的,存在伴流场比较不均匀的缺点,在对船型伴流作评价时发现该船型的伴流场比较特殊,高伴流所占的比重很大,伴流峰值较高,且伴流的变化又较剧烈。螺旋桨在这种伴流场中工作,有可能产生空泡及严重的激振。为了探讨改善双鳍船型伴流不均匀性的途径,本文根据四艘双尾鳍船型的伴流场测试结果,三艘同型船模伴流场的资料以及国外的双尾鳍船型的伴流场资料,分析了上述船模的双尾鳍形状、倾角、间距等及其伴流场,据此评价了双尾鳍船型的尾部几何特征参数对伴流场的影响,为设计有较优良伴流性能的双尾鳍船型提供了依据。