基于阻力图谱的船型参数敏感度分析

目前,已定性掌握船舶主尺度及主要船型系数对船舶阻力性能的影响趋势,但各个船型参数对阻力性能的具体影响程度仍不明确。为了确定各船型参数对阻力数值的贡献率,基于泰洛系列剩余阻力系数图谱,通过回归分析法,利用Isight软件在不同航速下对棱形系数、排水量长度系数以及宽度吃水比进行对剩余阻力系数的敏感度分析。结果得出各参数对剩余阻力的敏感度指数,并验证了已知船型参数对阻力的影响趋势。结果表明,敏感度分析结果具有较高的可信度,对于船舶设计具有一定的指导意义。     

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。     

4990载重吨原油轮快速性研究及船模试验

分析了在一定的设计条件下,船舶主尺度变化对阻力性能的影响,揭示出在设计状态下船舶阻力的基本特征,提出了优化本船快速性的有效措施,并通过研究船模试验结果,对开发船型的阻力性能进行了验证。     

小水线面双体船(SWATH)优化设计及数值方法

介绍了基于阻力最小的小水线面双体船主尺度优化方法,引入逐步二次回归的优化思想,结合可变误差多面体算法和乘子法,形成了独特的优化算法.开发了阻力计算和主尺度优化程序(SWATHRES和SWATHOPT),根据输入的主尺度及优化变量约束,程序内确定给定几何表达的主体和支柱船型,在指定的设计航速下,计算输出阻力最小的优化船型及相应的阻力曲线.计算表明:该系统可用于SWATH阻力预报和方案设计阶段的主尺度选型.     

新型小水线面穿浪双体船的阻力性能研究

为了研究某新船型的开发以及快速性问题,本文提出并介绍了一种新型小水线面穿浪杂交双体船的构型,首先对其开展了相关的模型拖曳试验,然后基于RANS方法、数值水池以及6-DOF运动模型的数值模拟方法对该船型的阻力性能进行数值计算,通过与试验结果的对比,验证了该数值模拟方法的可行性;同时对该船型在其他不同工况下的阻力性能也进行了数值计算,并对排水量和主尺度相似的WPC和SWATH也进行了数值计算,研究结果表明:对比不同工况下该船型的数值计算结果,发现正浮时的阻力、升沉以及纵倾角都要小于有初始纵倾角的值;在中低速时三种船型的无因次阻力、纵倾角以及无因次升沉差别很小,高速时该杂交双体船的无因次阻力、纵倾角以及无因次升沉都要小于WPC以及SWATH,从而说明了该船型在高速时具有优于同排水量和主尺度的WPC和SWATH的阻力性能。     

基于ISIGHT的三体维护船侧体布局多目标优化研究

运用多学科设计优化平台ISIGHT针对三体维护船阻力性能和耐波性能进行侧体布局多目标优化。首先,将各侧体布局方案的CFD计算结果作为样本点,结合三体维护船的特定工作海况,运用谱分析方法预报不规则波中增阻平均值、总阻力值及纵摇、垂荡运动有义值,建立上述参数随侧体布局变化的近似模型,代替数值计算。然后,以最小化不规则波中总阻力值和纵摇、垂荡运动有义值为优化目标,以侧体纵向位置和横向位置为设计变量,采用设置权重和比例因子的方法确定目标函数,将所建近似模型作为数据库,选用多目标遗传算法NSGA-II,进行侧体布局多目标优化。最终,获得阻力性能和耐波性能综合最优的侧体布局方案。从而为海上三体风电维护船的设计和相关船型的性能预报提供参考。     

深V船型大型化应用分析

将深V船型应用于大型化高速船的实船设计中,采用非线性型线变换生成多样化的型线方案,运用势流CFD方法对各型线方案进行兴波阻力船型优化。通过相同主尺度及设计排水量条件下的船模阻力对比试验,验证了优化后的深V船型可以在保持高傅汝德数Fr阻力性能优势的同时,在低傅汝德数Fr时拥有与圆舭船型相当的阻力性能。运用切片理论对深V船型进行耐波性理论预报,并对预报结果进行耐波性试验验证。试验结果表明,切片理论适用于瘦长型深V船型的耐波性预报。     

大吨位浅吃水船型探讨

大吨位浅吃水船型有较佳的经济性。本文计算分析了浅吃水船的阻力、推进性能、适航性、操纵性及综合经济性后,给出了供方案探讨时选择主尺度方案的简便图谱。据此可迅速估算满足要求的大吨位浅吃水船型的主尺度范围、航速、主机功率、横摇周期等参数,并给出了它们的经济性指标,为进一步确定主尺度方案要素提供参考数据。     

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。     

基于MATLAB的豪华邮船主要设计参数回归分析

为提高豪华邮船的设计效率,搜集整理170艘豪华邮船的船型数据,基于MATLAB回归工具箱对其进行单变量回归和多元回归。以总吨位为自变量,以各主要设计参数为因变量,采用回归分析法建立豪华邮船主要设计参数的数学模型,给出6种邮船主尺度及主要参数的单变量非线性回归公式和2种多变量线性回归公式。通过算例进行计算分析,结果表明,单变量回归公式和多元回归公式的精度较高、适用性较强,可供邮船主要设计参数的初步设计参考。     

基于阻力的V型艇折角线及其参数研究

本文以某高速引航V型艇为基本船型,通过其折角线参数的分析与确定,使用NAPA软件建立生成不同折角线形状的系列船型方案。在采用STAR-CCM+软件对阻力数值仿真方法验证的基础上,进行系列船型方案阻力数值仿真。研究结果表明,折角线与设计水线交点距船尾的距离、折角线最大宽度值及其所在位置距船尾的纵向距离对折角船型的阻力性能影响较大,同时对折角船型的设计以及折角参数的进一步研究具有一定的参考价值。     

渔船球鼻艏参数优化研究

优化球鼻艏形状可以改善船舶阻力性能.本文以阻力最小为目标,提出了一种渔船球艏优化方法.首先对渔船球鼻艏进行参数化建模,以球鼻艏的设计参数作为设计变量,利用敏感性分析方法结合CFD技术对设计变量进行灵敏度分析,甄别出对阻力性能变化最为敏感的若干设计变量;然后,使用穷举搜索法对样本空间进行采样,并通过CFD技术进行阻力预报;最后建立阻力系数与设计变量之间的替代模型,利用遗传算法优化渔船性能,获得阻力最优对应的球艏形状.研究表明,在设计工况,采用该方法优化后的船型较初始船型总阻力降低2.68％.     

由波形分析改进长江客货船船型

本文基于线性兴波理论,采用波形分析法,对长江中、上游典型客货船“东38”型进行实船改型研究。在与该型同一主尺度系数的条件下,运用船型可分法的设计思想设计出928船型,并安装了首球鼻以降低其波形阻力。提出了根据实测波幅谱概估球鼻最佳尺度以及球鼻重心纵向位置移动对波形阻力影响的方法。 新设计的球首长尾轴套船型——928-Ⅲ型,球鼻前端完全不突出首垂线外,船后体的推进轴设计成用两个大型长轴套作支撑。在同一设计航速(Fr=0.282) 下,它比“东38”型降低总阻力17.5％,兴波阻力37％,波形阻力32％;提高推进效率20％,节省功率22～27％左右。     

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.     

5000m3全压式LPG船快速性试验研究

5000m3全压式LPG船是目前穿行于江河湖海水域液化气站的主力船型,针对该船的特点,并考虑今后发展趋势,确定了该型船舶的主尺度和船型参数,通过线型优化设计及船模试验研究,给出了推荐的优选船型。该船型与相近吨位船舶相比,长宽比小,船宽吃水比大。优选船型有效解决了该船的快速性问题,性能优良,可用于实船设计建造。     

全回转拖轮的阻力性能分析

论述全回转拖轮的阻力性能特点,通过船模试验结果验证全回转拖轮在自航状态时兴波阻力是总阻力中的主要成分,结合有关实船论述船舶主尺度、船型系数及线型对阻力性能的影响,阐明如何设计和建造阻力性能好的全回转拖轮。     

船型优化敏感度分析方法研究综述

在基于CFD的船型优化中,采用参数化方法对船体进行精确表达时,大量船型参数带来了计算成本和时间成本问题。而敏感度分析可通过分析各参数对船舶性能的敏感性,降低设计空间的维度,节约成本,并对后续的船型优化具有指导意义。但迄今为止,敏感度分析在船型优化中的应用相对较少,与其相关的研究仍不充分。在梳理现有成果的基础上,对敏感度分析方法及其在船舶及船型优化领域的国内外研究现状进行综述,提出尚需解决的问题,指出发展方向,旨在为敏感度分析在船型优化领域的进一步发展提供参考。     

双艉鳍船型的参数化建模及线型优化

将参数化建模技术与CFD仿真技术相结合,并进行阻力性能优化是目前最常用的船型优化方法.该文以某双艉鳍集装箱船为研究对象,为提高航行性能,对其双艉鳍进行设计优化.采用全参数化建模方法对双艉鳍进行参数化设计,同时,通过CFD仿真技术、结合NSGA-Ⅱ优化算法并以阻力及伴流均匀度为优化目标,完成双艉鳍船型的优化设计.优化后的船型在阻力降低的基础上,伴流均匀度也获得明显改善.