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。     

高速船的最小阻力船型

改善船舶设计以减小船舶所需推进功率问题一直深受人们关注。采用“爬山法”和遗传算法的组合方法对总阻力进行最小化计算，不论在单一速度／水深条件下，还是在各种速度／水深条件下，总阻力都达到最小。允许水线长度和吃水在规定范围内变化，因而允许使用非矩形轮廓外形。     

非线性规划法的最小阻力船型研究设计

以往采用模型试验方案缺少对阻力函数分析,导致设计效果较差。为了获得阻力性能优良船型,利用非线性规划研究最小阻力船型。以兴波阻力、粘压阻力和平板摩擦阻力之和的总阻力为目标函数,设计变量,以此修改船型参数。设置基本约束条件,结合最小阻力船型优化流程,分别对改良后的横向剖面和线型进行分析,由此完成最小阻力船型设计。以集装箱船为试验对象,对比分析模型试验方案和非线性规划方案船型所受阻力情况。由对比结果可知,明显降阻效果证实非线性规划方案更为合理。     

低速肥大型船舶阻力成分分析

以低速肥大型船舶的系列模型试验为依托，分析了船模和实船各阻力分量在不同傅氏９数下随船型参数变化的变化趋势，给出阻力分量随船型变化的平均曲线，结合另外１０型肥大型船舶及３个系列，初步给出了低速肥大型船舶船模和实船各阻力分量占总阻力百分比随傅氏数变化的曲线。     

一艘用于欧洲北海油田的穿梭油船船型阻力性能的剖析

本文对挪威1985年设计的L/B=5.30,B/T=3.07,C_B=0.8110的具有球首和双尾鳍的浅吃水肥大型船型,通过对其首尾形状的分解模型静水阻力试验,剖析了各种阻力成分,组合得到了阻力性能优于原型的船体线型,并为进一步改进该船型提供了有参考价值的信息。     

消波型高速船阻力简易计算方法

根据消波型高速船船模试验及实船试航资料，经过整理分析，给出该船型阻力的简易计算方法，用以船舶方案设计阶段快速确定船舶阻力。     

19.5米双体旅游船线型设计及试验研究

本文阐述了19.5米双体旅游船船型选取、参数选取及型线设计的要点，给出并分析了该船船模阻力试验、自航试验结果。     

基于阻力性能的高速双体船水动力构型优化

船舶快速性是影响航运经济的关键因素之一,以某双体船为对象,设计一种阻力预报与优化方案并成功降低其阻力:运用数值模拟技术,结合Lackenby变形方法,改进船体型线,并进一步通过调整片体间距优化阻力性能。结果表明:优化后的船型具有良好的阻力性能,与原船型相比,在设计工况Fr=0.572下,剩余阻力系数可减少13%;片体间距优化后,船体总阻力进一步明显降低。基于以上结果,本文提出的预报方法及优化方案能够有效地用于高速双体船性能预报及优化设计,可以为相关研究提供技术支持。     

超大型集装箱船能效设计指数优化研究

采用船型优化方法就超大型集装箱船10 000TEU的能效设计指数(EEDI)进行优化。文中以降低对主机功率的需求、提高能效设计水平为目标,优化该超大型集装箱船的阻力性能。优化时利用平移法和径向基函数方法进行船体曲面重构,并分别采用基于Rankine源非线性势流理论和边界层动量积分计算兴波阻力和摩擦阻力,最后同时使用遗传算法(NSGA-II)和序列二次规划算法(NLPQL)在设计空间中探索满足约束条件的阻力最优船型。结果表明,通过该优化方法获得的最优船型,其能效设计指数优化程度明显,能够满足现阶段IMO对新造集装箱船计及折减系数后的强制要求。     

700TEU集装箱船型线改型研究

本文结合７００ＦＥＵ集装箱船，在内河双涡尾研究和５５０ＦＥＵ集装船涡尾研究的基础上，针对本研究具体情况，简述了型线改型设计的原则性考虑和采取的技术措施。船模阻力和自航试验表明，在不影响母型和船舱容和机舱布置的前提下，可节省主机功率１２．５－１７．１％《     

超大型集装箱船能效设计指数优化研究

采用船型优化方法就超大型集装箱船10 000TEU的能效设计指数(EEDI)进行优化.文中以降低对主机功率的需求、提高能效设计水平为目标,优化该超大型集装箱船的阻力性能.优化时利用平移法和径向基函数方法进行船体曲面重构,并分别采用基于Rankine源非线性势流理论和边界层动量积分计算兴波阻力和摩擦阻力,最后同时使用遗传算法(NSGA-Ⅱ)和序列二次规划算法(NLPQL)在设计空间中探索满足约束条件的阻力最优船型.结果表明,通过该优化方法获得的最优船型,其能效设计指数优化程度明显,能够满足现阶段IMO对新造集装箱船计及折减系数后的强制要求.     

Holtrop法与船型阻力估算

Holtrop法为一种常用的船舶阻力估算公式，本文利用Holtrop法对最近十年开发的船型进行了阻力估算，并与船模试验结果进行了比较．同时对公式中的各个阻力成分进行了分析，给出了误差产生的原因以及误差的大小。     

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。     

赤水河机动驳新船型快速性能试验研究

根据“赤水河航运新船型研究”科研项目的要求，研究并设计出赤水河航运的新船型。对设计的新船型进行了快速性能试验，同时选定了赤水河现有的1艘优秀机动驳作为对比船进行快速性能试验。两船试验结果对比表明新船型的阻力性能、推进性能优于对比船。在相同主机功率条件下，设计船的预报航速高于对比船。     

4000t级单体深V复合船型阻力及耐波性能

单体复合船型是基于减纵向运动组合附体技术研发的高耐波性船型。基于性能优良的圆舭船型进行深V船型线型设计,再应用减纵摇组合附体技术,生成深V单体复合船型,使其耐波性得到大幅提高的同时对静水阻力影响较小。本文基于某四千吨级圆舭船型,经过深V改造生成深V主船体,并设计匹配的首部组合附体和尾板,生成四千吨级单体深V复合船型。通过合理的主船体和附体构型设计和水动力布局,有效降低深V船型兴波阻力。经模型试验验证表明该单体深V复合船型对静水阻力影响不大,耐波性得到大幅提升。     

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.     

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。     

考虑分离的最小阻力船型的研究

本文论述了获得低阻优化船型的方法，并以模型试验验证了该方法及其分离判别方法的有效性。采用Ｗｉｇｌｅｙ船型作为母型船，基于Ｍｉｃｈｅｌｌ的兴波阻力理论，并考虑粘性阻力，将非线性优化技术的ＳＵＭＴ方法应用于两种情况：一种是船首形状的优化，另一种是整个船型的优化。用新建立的简单分离判别方法检验了分离事件。对分离的发生用模型试验完成了理论与试验结果之间的比较研究。     

低速肥大成品油船阻力估算方法研究

以低速肥大型成品油船的船模阻力试验为依托,分别采用艾亚法、兰泼-凯勒法和Rankine源法来估算阻力性能,并绘制出有效功率随航速变化的曲线图,通过和试验值相比较,得出采用艾亚法来估算成品油船的阻力性能更有效的结论,为今后研究肥大船型的阻力性能提供有益的借鉴。     

沪东型巴拿马油轮船型研究

介绍沪东型巴拿马油轮在国际航运市场上的需求情况和船舶主尺度分析，船体设计以及航运经济性，接着介绍该船体线型优化设计；设计了两个球 球尾线型，在上海船研所拖曳水池分别进行船模阻力、自航试验及尾部伴流场测试和尾部节能装置节能试验研究。