层次分析法在大型水面舰船船型多方案优选中的应用

将定性分析与定量分析相结合的层次分析法，应用于解决大型水面舰船船型优选排序这一多方案多目标的决策问题。解决分析及计算实例表明，层次分析法具有科学、省时、省力、实用的特点，适于对多方案、多目标的复杂系统作定量分析，是船型论证和船舶初步设计进行船型优选决策，以确定船舶主尺度要素的有效方法。     

船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

M船型阻力数值模拟

采用商业软件fluent对M船型阻力进行数值模拟,用VOF方法处理自由液面,得到不同航速下M船阻力。将数值计算结果与模型试验结果进行比较,在Fr〈1时,数值计算结果与船模试验吻合;1     

模糊层次分析法在船型方案选优中的应用

在船型论证或船舶设计的初始阶段确定船舶的主尺度和其他的主要船型要素时,通常需要采用某种定性与定量相结合的方法,在给定多个衡准准则的基础上,对多艘具有不同技术和经济性能的船型方案的优劣进行综合评判,以求得最佳方案。层次分析法(AHP)是目前在船型方案的选优排序中应用得比较好的一种方法。它通过划分相互联系的有序层次,使船型方案选优排序这一类多目标决策问题中的各种因素条理化,根据对实际问题的具体分析构造出每一层次中各元素相对重要性的判断矩阵,并以     

船型方案优化设计的应用探讨

根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件，构造描述船舶优化设计的数学模型。运用有约束条件非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法，结合MATLAB“Optimization Toolbox”进行优化计算。计算结果和实际营运效果表明，优化船型船舶与本航区同类非优化船型船舶相比，营运性能有显著提高。     

基于CFD和响应面方法的最小阻力船型自动优化

计算流体动力学CFD方法凭借其较高的计算精度和获取更多流场信息的能力逐渐成为新船型设计重要手段.文章利用iSight多学科优化平台建立了一套船型优化系统,集成了CFD技术、船型变换及自动生成技术和响应面代理模型技术和组合优化算法.编制了船型参数变换和生成系统实现了船型变换和CFD计算程序Shipflow输入数据的自动连接;通过对主要船型参数的控制,实现整个船型优化流程的自动化.采用了进化遗传算法(GA)与二次序列规划法(SQP)相结合的二阶组合优化方法实现了从全局探索再到局部空间寻优的整个流程.同时,将响应面近似模型(RSM)引入到优化进程中,解决了计算精度与优化效率间的矛盾,使得高精度的CFD分析工具融入到船舶优化设计进程中成为可能.最后利用该系统对一条设计船的阻力性能进行了优化.     

简易气泡船型不同浮态下粘性流数值模拟研究

采用mixture模型,应用有限体积法,对一简易船型在船首底部喷射微气泡,进行微气泡减阻的数值模拟.计算中考虑气泡与水之间相对运动的影响,分析不同浮态下微气泡对减少船舶阻力的影响,获取了不同浮态时微气泡在船底的分布及流动情况.     

几种船型优化手段在节能船型开发中的应用

世界航运业对船舶节能减排的呼声日益高涨,节能船型的研发越来越受到重视。介绍了几种常用的船型优化方法和手段,利用专家经验以及Friendship结合CFD软件进行了实例计算,并结合模型试验进行了验证。优化取得了良好的效果,采用的优化方法和手段为船型的进一步优化提供了方向。     

混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的应用

为探讨适用于滑行艇全航速段数值模拟的网格划分方法,本文采用CFD技术研究了混合网格在滑行艇阻力数值模拟中的适用性,采用了不同数量的混合网格对滑行艇粘性绕流场进行了数值模拟,对阻力进行了计算,并且对比了不同网格数量对计算结果的影响,分析了其中的原因,得到了适用于滑行艇阻力数值计算的混合网格。在此基础上采用所得到的网格划分方式对滑行艇全航速段进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,两者吻合较好。     

大型巡航救助船快速性研究

结合大型巡航救助船的功能需求和主尺度特点,对其快速性能进行分析。运用计算流体力学(CFD)技术对原型方案的线型进行阻力性能计算,依据计算信息,分别对首轮廓线形状、球首、呆木以及支架进行优化,得到最终方案,阻力相比原型方案有了大幅降低。将最终方案进行模型试验,模型试验结果与CFD计算吻合良好,证明了本船所采用的优化方法是可靠可用的。     

基于CFD方法的6500TEU集装箱船舵空泡腐蚀数值模拟研究

舵的空泡腐蚀研究在船型优化设计和新船型开发中具有重要意义。文章以6 500 TEU集装箱船的NACA0021舵为研究对象,通过对船、桨、舵整体三维建模,运用CFD方法在3D计算域下对舵的非定常空化现象进行数值模拟,得到了与试验比较一致的结果。同时还对改善舵空蚀现象的措施进行了分析。研究表明,通过整体建模的数值模拟方法对舵空泡性能进行预测研究,其结果是合理可信的。     

马鞍形船体板冷压成形回弹数值模拟研究*

马鞍形是船体外板中比较常见的一种,在船体板的冷压成形中回弹是影响成形件质量的主要因素之一。本文针对马鞍形面的船体板进行了回弹模拟,分析了板厚和不同曲率变化条件下对回弹的影响规律,为后续的利用回弹规律进行模具补偿提供依据。     

基于数值模拟的船艏抗气泡性能分析

对船舶静水中航行问题进行了CFD数值模拟,分析了船艏抗气泡性能。为获得船体周围气泡分布规律,在船前来流中添加气泡,并基于拉格朗日描述法追踪气泡的运动。根据计算得到的气泡分布特点,通过修改船艏线型改善了船舶的抗气泡性能。此外,开展了模型试验,通过船体表面的流线验证了数值模拟方法的可靠性。     

船舶机舱机械通风数值模拟分析和优化设计

某海监船在进行机舱机械通风效用试验时,发现存在舱内气流分布不均、风速梯度变化较大、部分船员操作和活动区域温度偏高等问题。为解决上述问题,利用CFD技术对该船机舱机械通风系统进行数值分析,并提出机舱气流改进方案。随后,选取优化前、后的典型截面进行分析,指出在保证舱内适当负压的情况下可将机械送风改为机械抽风,从而实现机舱进风量增加50%,并消除舱内气流大漩涡和改善气流组织。此外,还提出可在右舷开一个新增风口,以更有效消除气流漩涡,并降低局部温度。结果显示,该优化方案能够满足海船规范要求且施工方便,对于工程设计具有一定的参考价值。     

船舶CFD不确定度分析方法述评

船舶CFD技术已越来越显示其"数值水池"的巨大潜力和广阔前景;CFD的不确定度分析也就成为"数值水池"实用化的技术瓶颈之一。以"量值溯源"为基础的测量不确定分析方法体系(如ISO-GUM)并不适用于数值模拟。自AIAA于1998年发布"CFD不确定度分析导则"以来,关于CFD不确定度分析的技术术语和定义已逐步取得统一。2009年ASME发布了"CFD不确定度分析标准"并成为美国标准,必将有力地推动CFD不确定度分析的广泛应用和方法统一。文中首先对AIAA和ASME方法进行了综述,重点评述了"数值计算不确定度"(numerical uncertainty)的评定方法;其后,对ITTC现有规程(2008年修订)以及最新进展进行了简要的总结。文中还对如何将CFD不确定分析与船舶CFD实际应用相结合的问题给出了初步建议。     

氨和甲醇等燃料供给系统设计对比及仿真

为满足国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）对船舶主机COx、SOx和NOx排放的要求,基于MAN主机燃料进机需求,对多种清洁低碳燃料系统的设计进行对比分析。分别针对氨、甲醇和液化石油气（Liquefied Petroleum Gas, LPG）等燃料开展关键问题解决方案对比,并运用计算流体动力学（Computation Fluid Dynamics, CFD）方法对燃料系统回液方式进行仿真。仿真结果显示：在LPG回液管路上设计可调减压元件,能在1.8~2.3 MPa压力区间内实现燃料再利用,有效形成闭式循环回路;当损耗系数K为500~6 500时,供给LPG主机的燃料压力满足5.1~5.5 MPa的要求。对比分析表明,在LPG燃料供给系统上调整供给泵参数和回液损耗系数K,即可使该系统应用于氨燃料供给系统设计中。     

一种快速评估方法在船舶线型优化中的应用

采用一种势流兴波数值优化方法与RANS求解器的优化结合的方法对某中速船的首部进行线型优化,以便使其速度达到设计要求.经过多轮数值优化试验,取得一个优化方案.最终的优化方案经模型试验验证,总阻力下降约2.7%,预报航速提高约0.4kn.     

计算流体力学在船舶线型优化中的应用

以某船舶的计算流体力学(简称CFD)阻力性能计算为例,结合传统的实验流体力学(简称EFD)模型试验计算结果,比较分析了该船原型和改型的性能差异,总结和归纳了CFD在船型优化方面的优势。     

带全附体潜艇尾流场的数值预报研究

本文在人工可压缩性方法得到的不可压缩守恒型Navier-Stokes方程的基础上,引入高精度的三阶基本无振荡格式（ENO）及通量分裂形式的LU分解方法,对某潜艇模型全附体的尾流场进行了数值模拟,取得与实验基本一致的结果。