基于全参数化建模的高速客船型线优化设计

以某型高速客船为研究对象。采用CAESES FRIENDSHIP-Framework软件进行全参数化建模,对初始模型采用SHIPFLOW软件进行兴波阻力计算,将计算结果与船模试验结果进行对比,以验证计算的可靠性。采用Sobol算法进行特征参数的灵敏度计算,以有效降低设计空间维数,提高计算效率。建立多航速优化模型,完成船体艏部兴波阻力优化。结果表明,优化模型的兴波阻力在多航速下较初始模型均明显降低,研究结果具有一定的工程实用价值。     

基于多种组合优化算法外形优化设计

针对船型特征参数和特征参数曲线对船体阻力性能的影响,首先利用CAESES软件建立完全参数化船体模型,并用FINE/Marine软件进行水动力性能计算,并与试验结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。对船型进行优化时,以设计航速2.02 m/s下的总阻力为优化目标,利用2种组合优化算法进行分析,发现第1种Sobol算法和NSGA-II算法组合优化算法具有优势。船型优化后球鼻首发生了显著变化,球鼻首变为抬首型球鼻首,其中,球鼻首的长度和宽度变化对船体阻力影响不大,基本上可以忽略。在设计航速下,优化后的总阻力减少14.89%,摩擦阻力减少0.43%,剩余阻力减少36.9%。     

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。     

潮流能水轮机叶片结构设计及水动力性能分析

基于叶素动量理论对水平轴潮流能水轮机叶片外形进行设计,并结合Wilson方法修正计算模型,采用Matlab软件对叶片进行优化计算,得到优化后的弦长和扭角.通过坐标转换得到优化后翼型的三维坐标,将得到的坐标导入SolidWorks软件中建立叶片的三维模型.最后通过Fluent软件对设计的水轮机在不同尖速比下进行三维数值模拟.计算结果表明,设计的水轮机在水流速度为0.8 m/s,叶尖速比为3时,捕能系数能取得较大值,且水轮机无回流现象,具有良好的水动力特性.     

近海风电设备安装船型线设计和优化研究

采用计算流体力学(CFD)方法对某近海风电设备安装船进行型线设计和优化,在满足排水量和布置要求的条件下,比较分析多个型线设计方案,通过参数化建模,生成一系列船舶型线,以兴波阻力最小为目标,选取船体艏部3个特征参数应用遗传算法等优化手段实现船舶型线的优化,应用RANS粘性流方法进行船型阻力预报,结果显示该方法能够有效地应用于船舶型线设计和优化.     

基于遗传算法的五体船片体布局多目标优化研究

尝试并实现了iSIGHT优化软件与水动力计算软件HydroSTAR的集成优化,以五体船在波浪中的运动响应及增阻为目标函数,对片体布局作了多目标优化研究.运动计算采用三维频域面元法,增阻计算应用了近场压力积分方程,优化算法采用NSGA-II遗传算法,结果给出了Pareto解,还进行了DOE试验设计分析,为五体船片体布局设计提供参考.     

两岸通航适用型客滚船线型设计及快速性研究

以两岸通航适用型客滚船设计为背景,使用Framework软件和Shipflow软件对由母型船初始变换过来的两型线型和对应的L型和V型轴支架剖面向内或向外角度进行了阻力方面的优化,并进行了船模试验验证,试验结果显示对此类客滚船进行螺旋桨旋向和支架角度优化是很有必要的,仅考虑阻力的影响是不够的,未来的优化方向为阻力加自航.另外,CFD计算的准确度还有待进一步提高.     

基于MASTA的齿轮低噪声设计方法研究

分析齿轮装置减振降噪的措施以及齿轮设计参数对其振动噪声的影响。基于MASTA软件对某齿轮传动装置进行强度和传递误差分析计算。使用MASTA软件宏观参数优化模块对齿轮设计参数进行优化改进,优化后提高了齿轮装置的强度,减小了传递误差;在优化后的基础上,再运用MASTA微观修形模块进行修形设计,修形后传递误差进一步降低,并试验验证MASTA软件优化设计以及修形的可行性。MASTA软件为齿轮优化设计提供了有效方法,它可以作为良好的齿轮低噪声设计工具平台。     

隔振腔四层减振系统的仿真设计

隔振腔作为伽玛定位仪器的三个减振环节之一,其动力学模型及其特征参数都比较复杂。本文在隔振腔动力学简化模型的基础上,建立隔振腔的四层动力学微分方程组,输入各层的等效虎克系数和等效阻尼,通过采用MATLAB软件对动力学微分方程组的数值仿真计算,来准确表达系统的输出响应特性。清华大学力学实验室对隔振腔进行了多组冲击载荷实验测试,证明模型的建立和特征参数设计的正确性。     

绞吸式挖泥船波浪载荷及横向强度直接计算

为了优化绞吸式挖泥船船型的设计,提高绞吸式挖泥船的设计质量和效率,以一艘124 m绞吸式挖泥船为研究对象,根据三维势流理论,采用SESAM软件系统对其波浪载荷进行直接计算,并与中国船级社《国内航行海船建造规范》(以下简称"规范")的计算值进行比较;采用MSC.patran/nastran软件进行泥舱横向强度有限元直接计算分析,对横向强度进行校核,确认合理的符合绞吸式挖泥船船型特点的波浪载荷、关键结构控制区域以及装载工况,为优化设计、提高设计质量和效率提供依据。     

高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化初步研究

建立高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化的数学模型,将遗传算法改进成一种适应多目标和多约束的算法,并将其应用于高速单体船航行性能与结构力学特征综合优化计算问题,利用界面友好的VC 软件编程。优化结果表明,改进的遗传算法计算可靠、效率高,并为设计综合性能优良的高速单体船船型准备了良好的基础条件。     

DIALux在船舶舱室照明设计中的应用

针对船舶照明系统灯具布置设计中存在的不足,提出以DIAlux软件为船舶照明设计辅助工具的思路。以有照度入级要求的某型海工船的厨房和居住舱室为对象,在DIAlux软件中进行舱室3D模型,设置相关参数进行照度计算,进行以厨房照度为研究对象的灯具优化分析和依舱室照度为研究对象的计算精度分析,取得良好的灯具布置效果,为船舶照明灯具设计提供参考依据。     

地效翼船自控参数的优化研究

介绍了基于地效翼船空间运动方程的自控参数优化方法.首先建立了带有自控参数的地效翼船空间运动方程;再以MATLAB为工作平台,利用其非线性多目标函数fmincon(),建立优化系统的数学模型;最后采用MATLAB/GUIDE编制了自控参数优化程序,对地效翼船自控参数进行了优化计算.结果表明:通过地效翼船自控参数的优化计算,可以达到规定的运动性能指标,不必单纯依靠气动设计来解决地效翼船的运动稳定性和操纵性问题.     

采用遗传算法进行球鼻艏优化的流体动力计算(英文)

Computational fluid dynamics(CFD) plays a major role in predicting the flow behavior of a ship.With the development of fast computers and robust CFD software,CFD has become an important tool for designers and engineers in the ship industry.In this paper,the hull form of a ship was optimized for total resistance using CFD as a calculation tool and a genetic algorithm as an optimization tool.CFD based optimization consists of major steps involving automatic generation of geometry based on design parameters,automatic generation of mesh,automatic analysis of fluid flow to calculate the required objective/cost function,and finally an optimization tool to evaluate the cost for optimization.In this paper,integration of a genetic algorithm program,written in MATLAB,was carried out with the geometry and meshing software GAMBIT and CFD analysis software FLUENT.Different geometries of additive bulbous bow were incorporated in the original hull based on design parameters.These design variables were optimized to achieve a minimum cost function of "total resistance".Integration of a genetic algorithm with CFD tools proves to be effective for hull form optimization.     

模糊混沌算法及其在船舶性能或结构特性综合优化的应用研究

将限界搜索模糊优化与混沌算法复合构成限界搜索模糊混沌算法,并将其应用于大中型船舶性能或结构特性综合优化计算分析中.建立了以加权和形式为目标函数的综合优化数学模型,编制了计算软件,进行了大量对比计算.计算结果表明:这些优化方法和计算软件界面友好、可靠性和计算效率高,并且具有较高的实用性,运用于大中型船舶性能或结构特性综合优化是切实可行的;对于大中型船舶方案或初步设计也有使用价值.     

船体外板水火成型工艺参数预报系统设计与实现

为解决船体双曲度外板水火加工成型自动化问题,设计了船体外板水火成型工艺参数预报系统,并得以实现.该系统针对船体外板的设计和生产加工需要,设计了船体外板精确展开计算、水火弯板变形规律数学模型、船体外板水火加工焰道布置优化,船体外板加工用见通数据计算、与Tribon系统的集成连接、系统工程数据库等功能模块,根据系统结构设计流程,应用Visual Basic6.0软件开发了船体外板水火成型工艺参数预报系统.     

基于规范计算的油船中剖面优化设计

为降低船舶造价，最大限度地实现船舶的轻量化设计，基于船体尺寸优化的思想，以油船中剖面结构为研究对象，采用法国船级社规范计算工具Mars2000对油船中剖面进行结构定义和载荷计算，通过优化分析软件ISIGHT集成设计变量、约束条件、目标函数，建立参数数据流；开发基于协调共同结构规范（Harmonized Common Structure Rules, HCSR)计算的船舶尺寸优化系统，获得油船中剖面结构设计方案。优化后中剖面面积比原始设计减少6.4%，实现油船的轻量化设计。     

CAD 二次开发技术在防波堤断面设计中的应用

防波堤断面设计计算及结构设计图的绘制,是海岸工程设计的重要组成部分。鉴于现阶段实际工程应用中计算机绘图的发展,利用CAD二次开发技术（AutoLISP语言）编制相应的辅助设计软件。开发过程中,通过对防波堤设计流程 的分解,针对防波堤设计图的特点,对防波堤进行分析及分类,细化构成单个防波堤图形的各种参数,确定了软件的目标功能和结构组织。在此基础上,就实际工程进行防波堤断面设计。分析表明,设计切实可行,且完全符合规范要求。     

仿蟹滑翔机器人水动力外形优化设计

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其升阻比为目标开展外形优化设计研究。对数值方法进行标定,利用计算流体力学(CFD)软件Fine Marine开展仿蟹滑翔机器人初始外形水动力性能计算,给出其阻力和升力曲线;利用CAESES软件对仿蟹滑翔机器人外形进行参数化建模;基于第二代遗传算法开展仿蟹滑翔机器人外形优化计算。结果表明,相比原设计方案,优化后的仿蟹滑翔机器人外形的上浮状态和下潜状态升阻比分别提高了9.46%和7.18%,内部空间体积提升了20.41%。