基于数学船型的全参数化船型设计

根据近似理论,利用带有形状因子的指数函数,提出船型曲线的近似表示,进而利用设计要求中的排水量和浮心纵坐标构造超越方程组,通过求解形状因子得到船体型线的数学表达,获得满足静水性条件的初始船型,从而实现舰船的全参数化设计。该技术有助于船舶概要设计和多学科设计优化。最后,实例验证了该方法的有效性。     

基于高精度近似模型的舰船线型优化

线型优化是船舶总体性能设计的重要内容,借助CFD软件开展船舶线型优化需要进行三维建模和复杂的网格划分,时效性有限。本文提出一种基于高精度近似模型的线型优化法,在CFD计算结果的基础上,通过构建神经网络近似模型,对线型优化结果进行预报。该方法不仅能够实现线型优化结果的快速预报,而且可以解决CFD离散优化随机性的难题,大大提高线型优化的效率。     

舰船典型节点参数化建模及形状优化

给出一种船舶结构典型节点的参数化建模及形状优化方法,利用APDL建立某典型节点参数化模型的方法,将该节点形状参数定为设计变量,节点的应力集中系数作为优化设计的目标函数。通过不断改变形状参数,找出较小的应力集中系数。结果表明,该方法可有效降低应力集中,为舰船典型节点结构设计和优化提供参考。     

大灵便型散货船的线型设计与优化

在对当前已建与在建的五万吨级大灵便型散货船的船型比较分析的基础上,确定了开发项目的主要尺度要素,并对该类船的线型特点进行了分析。利用势流计算原理对船体周围流场特性进行了计算分析,结合以往在船舶线型方面的经验对原船线型进行了改型优化,通过水池模型快速性试验验证获得了较为优良的船舶线型。在相同的主要尺度情况下,经对线型的改型优化可使满载状态时的有效功率下降23%,收到功率下降24%,设计状态时的有效功率下降20%,收到功率下降30%,相应的船速可分别提高0.6kn及0.7kn,说明对线型的改型优化取得了较为显著的效果。为采用兴波数值计算分析与船舶线型方面经验相结合的方法来进行线型优化提供了一个良好的范例。     

绿色35,000吨散货船船体线型优化及设计研究

本文针对新一代绿色环保船型研发的需求,在已有性能较为优良的35000吨散货船的基础上,对船体线型作进一步的优化设计。利用势流计算原理及粘性流计算原理分别对船体周围流场特性进行计算分析,结合在船体线型设计方面的经验对原船线型作进一步的改型优化,并通过水池模型快速性试验验证获得了更为优良的船舶线型。经对线型改型优化,既降低了阻力又提高了推进效率,总的节能效果可达9%。说明线型改型优化已取得了较为明显的效果。此外,采用粘性流计算原理进行数值计算应较势流计算原理更为全面合理。特别对原来快速性能已较优良,方形系数CB较大的船型来说,采用粘性流的计算分析法能获得更为合理的结果。     

38000m^3耙吸挖泥船线型设计优化研究

大型或超大型耙吸挖泥船采用优选的双尾鳍线型,同时与带折角线的前体线型有机结合,可有效降低总阻力,提高推进效率。文中结合38 000 m^3耙吸挖泥船带双尾鳍的浅吃水肥大船型的船型特征,利用CFD分析技术对该船的艏艉线型进行设计与优化,模型试验结果表明,优化线型船的航速超过了设计指标,达到设计要求。     

35000吨散货船船体线型优化及设计研究

针对新一代绿色环保船型研发的需求,在已有性能较为优良的35000吨散货船的基础上,对船体线型作进一步的优化设计.利用势流计算原理及粘性流计算原理分别对船体周围流场特性进行计算分析,结合在船体线型设计方面的经验对原船线型作进一步的改型优化,并通过水池模型快速性试验验证获得了更为优良的船舶线型。     

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。     

船体形状因子的数值分析

进行低速下的船舶缩尺模型的阻力试验,将总阻力视为黏性阻力,获得船体形状因子(1+k),用于实船总阻力的预报,考虑到在低速下仍会存在兴波阻力的影响,采用商业CFD软件以叠模的数值模拟方法分别对某KCS、散货船、高速单体船船模进行船体形状因子的计算,并将数值模拟结果与模型试验获得的船体形状因子进行对比,结果表明,采用数值模拟的方法获得船体形状因子是可靠。     

穿梭艇尾部特征分析

以一艘用于沿海巡逻的高速穿梭艇为研究对象,利用SHIPFLOW中的势流方法,基于Dawson方法的面元法,计算穿梭艇的兴波及流场问题。在尖尾母船的基础上,分别改变船长和船宽2个船型要素,产生不同的方尾线型,比较不同的方尾线型对船舶兴波阻力和波高的影响,形成兴波阻力最优的尾部线型方案,为尾部进一步的优化提供参照。     

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％.     

应用计算流体力学进行VLCC船型的线型优化

应用计算流体力学(CFD)的计算结果对VLCC船进行了线型优化工作。首先按照航线、总布置的要求,确定了一初步线型,然后两个不同的首部备选线型和两个尾部备选线型共组合成了4个VLCC线型方案。根据势流理论的计算结果进行首部线型选优;根据求解雷诺时均的RANSE方程的计算结果进行尾部线型选优。在首部线型的比较中主要应用了波形分布图、波高图、沿船体表面的压力分布等流场信息,在尾部线型的比较中通过桨盘面处的轴向伴流分布和形状因子,来判断后体线型的优劣。最后通过模型试验验证了选优的线型方案的快速性。     

基于RBF神经网络的渔船尾部型线两目标优化

为了开发节能、减排的渔船新船型以应对国际形势的挑战。本文提出了一种基于仿真设计的优化方法对一艘灯光渔船的艉部型线进行优化。采用三角变换法修改船型的几何形状,将优化拉丁方生成的样本方案用于RBF神经网络模型的构建,最后以总阻力性能和桨盘面伴流不均匀度为优化目标,采用NSGA2对该渔船船型进行两目标优化,优化结果表明本文提出的方法可以用于渔船新船型的开发。     

超大型集装箱船组系水动力性能数字化图谱研究

设计了超大型集装箱船组系试验方案,采用多元二次正交多项式对组系试验结果进行回归分析,获得了剩余阻力系数、湿表面积和自航因子的回归公式,并对浮心纵向位置进行修正。编制了阻力、自航因子的估算程序并绘制了试验谱图,估算结果经过校核,准确可靠,能用于船舶设计前期阶段中的性能预估,并可获得优秀的初始线型。     

水陆两栖飞机船体线型优化设计与试验验证

针对基于CFD方法的水陆两栖飞机船体线型优化可行性的问题,根据MVP水陆两栖飞机的线型资料设计得到一个带鳍式浮筒的水陆两栖飞机初始线型,并使用STAR-CCM+软件对飞机的单船身模型进行静水面滑行仿真,计算得到模型在各个速度下的水阻力、纵倾角及升沉,对该型飞机的水阻力性能和稳定性进行分析改进及优化计算,并将优化计算结果与模型试验进行比对。分析结果显示,最终优化后的模型水阻力系数较原型减小0.4,滑行稳定性得到较大提升,数值计算结果与试验值高度吻合,且计算云图中呈现的流动现象与实际试验也具有良好的一致性。仿真计算结果与试验值的对比表明,采用所提出的方法进行水陆两栖飞机船体线型优化设计可行。     

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。     

多工况下基于子模型的矿砂船舱口角隅形状尺寸耦合优化分析

[目的]针对以往优化船舶舱口角隅时只对角隅肘板形状进行优化的不足,提出一种角隅形状尺寸耦合优化方法。[方法]首先,提出适于优化的子模型选取原则和方法,并据此构建优化模型,解决以往不能保证子模型用于优化时的精度问题。然后,采用新的工况筛选方法选择用于优化的危险工况,解决船舶多工况计算量大的问题。最后,使用模拟退火算法对舱口角隅进行耦合优化,得到最优的形状尺寸设计,同时通过灵敏度分析筛选对应力敏感的设计变量,并只对其优化,得到与优化所有变量相近的结果,基于此给出矿砂船角隅的必要优化结构。[结果]结果显示,所提出的舱口角隅形状尺寸耦合优化方法,能在同等质量限制条件下使角隅应力水平下降更多,且计算成本低。[结论]所得结论可为实际矿砂船和其他船舶的结构优化设计提供参考。     

基于纵向函数方法的全参数化船型设计系统的设计与实现

基于纵向函数的数学方法,研究并总结归纳出各纵向函数沿船体纵向方向上的变化趋势,设计出符合各部分线型特性的线型表达式,提出基于纵向函数的船体线型全参数化设计方法。凭借CATIA V5软件的曲面设计功能,运用VB.net程序设计语言对其进行二次开发,实现船体型线、曲面的全参数化自动设计。多组算例结果比较,分析形状控制参数对船体线型变化的影响,验证了该设计方法的可行性与灵活性。     

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.     

基于规范的牺牲阳极阴极保护优化设计方法

牺牲阳极阴极保护设计缺乏针对单块阳极形状尺寸和整体方案的优化方法。为解决此问题,首先引入细长系数和扁平系数的概念;然后基于规范推导无涂层时牺牲阳极形状尺寸与所需牺牲阳极总数量和总质量之间的关系;接着利用结构物的极化要求和牺牲阳极材料的消耗要求等确定牺牲阳极形状尺寸的可行域;最后结合经济性指标建立完整的优化问题模型并给出求解方法。此优化设计方法能够确定牺牲阳极形状尺寸和获得经济性最优的整体方案。