吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

CODAD推进系统准稳态建模方法及运行性能分析

本文介绍了基于准稳态方法建立的某船CODAD推进系统仿真模型,并进行了计算机仿真,得到了该船在各种推进模式下的稳态性能参数,在此基础上对该船的运行性能进行了优化计算,得到的结论对该船的控制及运行具有指导意义。     

16000 m~3 LNG船快速性优化及试验

为提高16 000 m~3 LNG船快速性,设置球鼻首和双尾鳍型双桨,采用CFD软件和CAD软件进行型线优化和水动力性能优化,为了检验设计的船机桨匹配效果和预报实船航速,对优化方案进行快速性试验,结果表明,优化后的16 000 m~3LNG船阻力性能和推进效率较高,机桨匹配良好,可用于实船建造。     

喷水推进式无人船总体设计

文章讲述了喷水推进式无人船从无到有的整体过程,着重介绍了无人船在设计过程中对船型技术、总体布局优化、推进设施配备等方面的主要关键技术研究,并简要说明了无人船的基本情况。     

风电安装船线型设计及性能分析

本文针对当前市场所需的风电安装船的线型设计优化过程及试验结果进行了分析研究。论述了线型设计特点,分析了线型CFD优化过程,并且结合模型试验结果对目标船的快速性、操纵性、动力定位能力等性能进行预报,最后对目标船线型开发经验做了总结。研究成果为同类船舶及近似船舶设计提供参考。     

风电运维船发展现状及其典型船型水动力性能优化

对国内外风电运维船的发展现状进行调研。在此基础上,聚焦风电运维船的船型开发,结合风电运维船特定的作业环境和工作要求,设计3种典型船型,分别对其阻力和耐波性能开展数值仿真研究。结合工程应用实际对这3种船型中的某种船型开展线型优化设计,并通过水池模型试验验证优化效果的可信度,为风电运维船的总体性能设计和优化提供技术支撑。     

18000TEU集装箱船关键建造技术

对18000TEU集装箱船建造的舱口围与抗扭箱一体化制作、焊接变形控制、精度控制、横隔舱整体建造及模拟试箱等关键技术进行分析。结合该船的建造技术,提出改进意见,在后续大型集装箱船的建造过程中进行优化。     

基于集成仿真的灯光渔船艏部型线优化

针对我国现有渔船标准化建设中遇到的船体型线优化难的问题,提出一种基于集成仿真优化技术的船体型线优化方法,并以一艘灯光渔船的兴波阻力性能优化为例,通过半参数化方法提取10个控制参数用于艏部型线的变换,兴波阻力采用势流理论方法进行评估,并采用Sobol算法与梯度搜索算法相结合的优化算法。基于上述的船体型线优化方法最终得到兴波阻力性能最优的船型,优化结果表明,文中提出的船体优化技术是有效的,有助于加快推进渔船船型的标准化建设。     

三维流场下地效翼船巡航状态非线性κ-ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法,应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算,并结合实验数据对比,可以发现应用非线性湍流理论计算值较为精确.同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比,发现单算的主翼气动力大于整体算法的,这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献.作为设计之初可以考虑单算主翼,但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究,以确定巡航状态下是否提供足够的升力,这是地效翼船设计的关键.在进行整体和单体计算后又进行了不同高度下的气动力分析,分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少,并得出适合地效翼船巡航的高度.     

深远海大功率多功能救助船总体设计

深远海大功率多功能救助船是一艘自主开发设计的救助船,用于深远海海域的人命、船舶和财产等的救助。对该船的总体性能进行了专题研究和分析,通过国内外同类优秀船型对比分析,确定该船型的主尺度,优化船体总布置,经过型线优化及水动力理论分析计算,并结合模型试验,最终设计出技术性能指标俱优的线型,理论计算和试验相结合设计出耐波性能良好的船型。     

三维流场下地效翼船巡航状态非线性k—ε湍流气动的数值模拟

本文提出了一种可以较精确地计算地效翼船巡航状态下气动力的设计方法。应用流体力学中线性和非线性湍流理论并结合有限元法对地效翼船进行了气动性能计算。并结合实验数据对比，可以发现应用非线性喘流理论计算值较为精确，同时又将单算主翼气动性能与计算整体地效翼船数值进行对比，发现单算的主翼气动力大于整体算法的，这主要是未考虑主浮舟等附体对气动力的贡献，作为设计之初可以考虑单算主翼，但随着工作的深入一定要对地效翼船整体气动力性能进行研究，以确定巡航状态下是否提供足够的升力，这是地效翼船设计的关键，在进行整体和单体计算后又进行不同高度下的气动力分析。分析表明随高度增大地效翼船升力明显减少，并得出适合地效翼船巡航的高度。     

基于CFD的KCS船舶艏部型线优化研究

为实现基于CFD船体型线优化设计,开发了船体型线优化平台,并以KCS船为初始船型,对其艏部型线进行了优化。首先,重点介绍了径向基函数插值的基本原理及其在船体曲面变形中的应用;其次,将该方法与CFD软件及优化算法结合,开发了基于CFD的船体型线优化平台;最后,将该平台应用于KCS船的艏部型线优化设计,获得给定约束条件下阻力性能最优的船体外形。研究结果表明:基于径向基函数船体曲面修改方法是可行的,建立的船型优化平台具有一定的工程应用价值。     

基于多领域建模的气垫船推进轴系优化设计

传统优化设计方法侧重于部件结构的局部优化,无法保证气垫船推进轴系的全局优化。本文针对气垫船推进轴系的结构特点,综合运用多体动力学建模、部件有限元建模和海洋环境激励建模,对建立在海浪-船体-轴系整体运动基础上的气垫船推进轴系优化设计方法进行研究。通过优化实例分析,得到了一些对气垫船推进轴系设计具有指导意义的结论。     

三体船侧体布局及型线优化设计研究

采用分层次优化,首先以总阻力最小为优化目标对某三体船侧体横向和纵向的相对位置进行了优化研究,得到阻力性能最优的三体船侧体布局方案;然后基于侧体最优布局,进行型线优化,最终完成三体船的侧体布局和型线的序列优化。结果表明,所采用的三体船侧体布局及型线优化方法具有可行性,可为三体船船型设计提供参考依据。     

远洋船海事FB站通信链路时延分析

介绍Inmarsat BGAN系统的基本组成、终端形式及业务特点;叙述某远洋船海事FB站通信系统结构;针对该船海事FB站通信系统存在的传输时延及时延抖动偏大问题,进行机理分析;查找时延主要因素,重点对链路中的传播时延进行计算,提出更改海事卫星业务接续站(POP)注册、采用北京卫星地面关口站(SAS)等链路结构优化方法。实验结果表明,链路优化后时延值明显减少,提高岸船通信链路整体性能。     

柴电混合推进模式在8000kW海洋救助船的应用

针对船舶推进系统采用柴电混合推进模式大部分设备及控制技术主要依赖进口的问题,研究动力系统柴电混合推进模式配套的主配电板及功率管理系统(PMS)的相关功能,同时结合航行试验时对混合推进模式的不同进入方式过程中的主要工作参数及变化进行了分析。在8 000 k W海洋救助船系泊及航行试验中,柴电混合推进模式的功能测试及技术性能达到预期效果。     

高速船联网智能推进系统综合优化设计技术研究

推进系统是整个船舶动力系统的心脏,其性能好坏直接关系到各动力装置的运转。随着航运业的发展,对船舶的航行速度要求越来越高,一套高效的推进系统成为现代船舶研究的重点。本文研究现有船舶推进系统结构,分析各类推进器的性能特点。在此基础上,利用Matlab仿真工具,对基于船联网的智能推进系统进行建模,利用自适应遗传算法及基于PID模糊控制算法对推进系统模型进行优化;最后对系统模型进行仿真并对结果进行分析。     

基于有限元的整船结构多学科设计优化

目前在同时考虑舰船水动力性能和结构性能的多学科设计优化模型中,水动力性能和结构性能的预报通常只能采用精度较低的经验公式。为了提高多学科设计优化模型的计算精度,必须要实现的技术就是将舰船水动力性能预报依赖于CFD的分析和将结构性能预报依赖于有限元的分析。重点研究了在多学科设计优化框架中集成有限元软件进行结构优化的技术。首先以一个简单的耐压圆柱壳为例子,介绍了iSIGHT调用Ansys进行包括参数化建模在内的结构优化的流程。然后对某船的整船有限元分析模型进行了整船结构优化研究。由于该船的整船结构有限元模型包含202个板和梁的属性,优化模型的设计变量很多,超出了目前很多优化算法的使用范围。在经过了多种优化算法的比较后,最终得到了优化解,实现了基于有限元的整船结构多学科设计优化。     

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。     

基于CFD的船舶喷水推进器优化设计

介绍了计算流体力学(CFD)作为一种先进手段在喷水推进器水力性能分析、结构优化设计和推进性能检验中的重要应用.界定了喷水推进器数值计算域,采用结构化网格进行空间离散,选择剪切应力输运湍流模型进行数值计算.在进行了网格无关性分析的基础上,计算了某新型喷水推进泵的外特性,并采用多种定性和定量指标对导叶的整流效果和进水流道的引流性能进行评估,并进行了合理的优化改进.在各部件性能优良的基础上,对“船+泵”流场进行整体计算,通过壁面积分法求取喷水推进器产生的有效推力进行船舶快速性预报. CFD技术的应用为喷水推进器最终设计成功提供了有力保障.