基于差分进化算法的船舶自由浮态计算研究

及时准确获取船舶破损后的浮态参数是采取正确抗沉措施的重要前提,所以船舶自由浮态计算是船舶破损后快速扶正首先要解决的问题。采用差分进化算法对平衡多目标函数进行求解。差分进化算法采用实数编码,选择阶段采用了贪婪算法,实现更加简单。根据对2,000t专业溢油处置船的计算,并与遗传算法比较,计算结果更为精确,收敛速度相当。该方法可以在保证较高的收敛速度前提下,提高自由浮态的计算精度。     

船舶自由浮态阻力计算的改进算法

船舶在航行过程的阻力特性直接决定了船舶的动力性能,现代船舶工业的设计与制造水平不断提高,而船舶阻力特性是船舶结构设计时需要重点分析的影响因素,因此,研究船舶自由浮态下的阻力特性有重要意义。本文首先建立船舶的阻力数学模型,然后基于一种改进的流体力学分析方法-静态平衡算法对船舶的自由浮态阻力特性进行分析,并结合计算流体力学CFD算法进行阻力特性仿真,得到了较为准确的船舶自由浮态阻力特性曲线。     

改进遗传算法在驳船配载中的应用

驳船是大型海洋结构物下水作业的一种常用运输工具。驳船的配载主要是依据静力学平衡原理和船舶基本知识对船舶浮态的调节。为了在较短时间内完成配载作业,对遗传算法进行了改进,提出种群全部交叉和分布式动态惩罚函数法等改进机制,对驳船配载中的调载水量分布进行优化。计算结果表明,改进遗传算法的配载方案比基本配载方案时间更短、效率更高。运用本改进遗传算法对驳船配载进行方案优化,能够满足工程要求,缩短上驳作业时间。     

船舶几种浮态下阻力的数值计算方法

商船会因装载不同而吃水大幅增减,舰艇会因战损而出现严重纵横倾,如何在浮态急剧变化时估算船舶的快速性,是一项具有普遍意义的课题.为了解决上述问题,采用计算流体力学方法对某型船模进行了大量计及自由表面的不同浮态下的阻力数值计算,在深入分析船体浮态改变时影响船舶阻力诸因素的基础上,对数值计算结果进行了研究,推导出船舶吃水、纵倾和横倾变化时的阻力估算公式.据此进行的数值计算结果与水池试验结果对比,吻合良好,从而验证了提出的计算模式的可行性,为解决船舶任意浮态下的阻力计算问题提供了新的思路.     

液货船稳性计算及校核方法研究

在现有船舶稳性计算方法的基础上,分析了各种船舶稳性计算的特点,包括船舶的浮态、静稳性、动稳性、初稳性、大倾角稳性和气象衡准。考虑到液货船舶的纵倾和自由液面对船舶浮性和船舶稳性的影响,探讨任意载况下自由液面对稳性曲线修正的计算方法,实现了液货船稳性曲线修正的实时计算。最后以一艘大型LNG船舶为例,对该船舶在港时的浮态、静稳性进行了计算,并与该船的装载手册进行了对比,验证了所述计算方法的精度和可行性。     

基于NURBS表达的船舶静水力特性精确计算

在船体曲面NURBS表达基础上,对船舶静水力特性参数进行精确而全面的定义,并结合平面与曲面求交算法和基于曲面表达的几何特性计算方法,对各静水力特性参数进行计算.这种方法不仅适合于传统的静水力特性计算,又适合于任意浮态下的静水力特性计算.对实船正浮状态下的静水力特性进行计算,与传统方法的计算结果进行对比和分析,说明了该定义方法的通用性和实用性;对倾斜状态下的静水力特性进行计算,并总结静水力特性参数值随浮态的变化规律,为船舶自由浮态和静稳性精确计算提供基础.     

基于遗传算法的舰船抗沉决策模型研究

为了评估抗沉方案的优劣,本文提出紧急情况下辅助快速决策的抗沉决策模型,并采用遗传算法来求解,核心思想是采用可用的抗沉舱进行压载或排空操作来调整船舶浮态。改进的遗传算法采用轮盘赌选择,单点交叉,变异进行迭代计算直到满足停止准则,选择倾斜角和横倾角作为停止准则。通过实例计算,证实了提出的优化模型和遗传算法的有效性。     

基于多装船机的散货船智能装载

对散货船使用多装船机进行装载作业的情况,建立以最高装载效率、最佳纵倾和最小化船舶最大静水弯矩值为目标,以浮态、稳性和结构强度为约束条件的散货船智能装载数学模型,使用改进的多目标遗传算法进行求解,得到优化后的Pareto解集,结果表明:该算法能够有效求得该问题的优化解,在实际应用方面具有一定的可行性.     

一种船舶浮态计算新方法

本文介绍了一种基于四面体网格的船舶浮态优化计算方法，并以某梯形船为例进行了浮态计算。     

浮态节能技术在某型集装箱船上的应用

为使集装箱船能在保持或增加运力的同时大幅减少燃油消耗,从而降低对环境的有害影响,针对营运中的船舶,提出运用浮态节能技术。以某型集装箱船1 a的营运航行资料为基础,统计分析该型船实际运营的航速范围和载重范围,并在该范围内开展一系列的船舶模型试验。对试验结果进行计算分析,并以此开发应用于实船的"浮态节能系统",通过实船测试验证浮态节能的效果。结果表明:浮态调整具有较好的节能效果,基于模型试验开发的浮态节能系统可准确评估船舶的性能,并能指导浮态调整达到节能的目的,具有较高的可靠性。     

基于改进自适应遗传算法的船舶电力系统滤波装置优化配置

近年来随着大量非线性负载的投入使用,船舶电网谐波问题日益严重,直接影响到船舶电气设备的正常工作和使用寿命。论文结合船舶电力系统动态负荷多等特点采用节点电势法进行基波潮流计算,忽略传输线路压降,对非线性负荷进行迭代求解,因而收敛速度快,精度高。在迭代求解过程中,采用改进的自适应遗传算法。根据适应度值的集中程度自适应地变化整个种群的交叉概率和变异概率,增加了种群多样性,扩大了搜索空间。应用改进的自适应遗传算法对一个12节点船舶电力系统进行滤波器优化配置,优化结果表明了算法的有效性。     

关于解船舶浮态问题的矩阵方法

本文给出了数值解船舶浮态方程组及其反问题,即按倾斜试验确定船舶重心坐标的矩阵方法。 三个算例表明,本文给出的方法是实用和有效的,不仅可以用于解平面问题,而且也可以用于解空间问题;不仅可以用于计算完整船舶浮态,而且还可以用于计算破舱船舶浮态。     

船舶浮态计算方法及船舶浮态图谱

本文用化非线性问题为线性问题的线性化方法,对非线性隐式的船舶浮态方程组进行了数值解,并在深入研究的基础上提出了两种形式浮态图谱,以便能迅速而准确地确定船舶各种不同装载情况下的浮态。本文给出了五万吨油轮“西湖”号算例。     

基于CFD的船舶破舱进水时域模拟

船舶因破损进水导致危险情况甚至倾覆是船舶安全性研究中的重要问题.船舶在破损后进水的过程中,可能存在比最终状态更加危险的中间状态.本文以STAR-CCM+软件为研究工具,实现了对某客滚船瞬时非对称进水的动态模拟.针对自由漂浮的客滚船破损情景,论文利用VOF方法模拟水气自由液面,并首次利用重叠网格(Overset Grid)动网技术结合DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction)六自由度求解器处理船舶破舱进水过程中的船舶升沉、横摇等运动.模拟结果可以得到舱内液面和船舶浮态随进水时间的变化情况,观察到水柱射流、水花飞溅等瞬时现象;将最终浮态结果与传统准静态方法相比较,吻合较好.     

吃水受限内河船舶航行性能综合优化的分层并行混沌算法

船舶航行性能综合优化设计分析是一项非常重要的工作。基于分层思想、并行算法和混沌算法,建立了吃水受限内河船舶性能综合优化的数学模型,设计了一种求解此类问题的基于敏感变量分段的分层并行混沌复合算法。编制了界面友好的VC＋＋软件。对于吃水受限内河船舶快速性和操纵性综合优化问题,进行了遗传算法、混沌算法、并行混沌算法和分层并行混沌算法的大量优化计算,结果表明：该复合算法计算可靠、效率高;为吃水受限内河大型船舶综合优良船型设计奠定了良好基础。     

基于物面重叠的多附体船舶阻力数值模拟

阐述物面重叠技术,介绍重叠网格的基本原理以及物面重叠的处理方法,在此基础上采用单相Level-Set捕捉自由面方法和RANS方程对某型带多件附体的船舶进行阻力数值模拟,对其流场和自由面波形进行分析。与模型试验结果进行对比发现:数值计算结果与试验结果吻合良好,误差满足工程精度要求,验证了物面重叠技术应用于多附体船舶阻力数值模拟的可靠性。     

基于专家系统的船舶配载智能控制策略

利用专家系统控制策略的思想,提出船舶装卸载分轮次序的控制原则、约束条件及实现原理。通过控制船舶的浮态提高船舶压载水的速率及排放能力,保证货物装载过程中压载水与货物操作相适应。利用专家系统的反向推理和正向推理相结合多级控制的控制策略,确定了船舶配载方案及船舶装卸载分轮次序,并提供船舶货物装卸载操作每一步的货物装舱顺序、时间及船舶浮态等性能指标,并通过实船计算验证系统的准确性和可操作性。本方法能迅速、准确地确定船舶配载方案及操作步骤,提高船舶的配载效率,避免船舶配载中的盲目性。     

半串联造船中起浮和落墩浮态问题研究

本文研究了半串联造船中半船和整船起浮、移位和落墩的安全浮态问题,给出了最大安全艏艉吃水差的计算方法和公式。分别用半船和全船实例进行了计算,对计算结果进行了分析,得出了非常实用的结论。本文可指导船坞造船,特别是编制船坞工艺技术文件时参考,并可改变对艏艉吃水差的传统概念,丰富了船坞造船法。     

重叠网格在船舶CFD中的应用研究

文章采用RANS方法和重叠网格计算了带自由液面的船舶绕流问题。计算网格采用重叠网格的型式,自由液面的模拟采用单相Level-Set方法,Reynolds应力采用k-ω模型,采用体单元有限差分方法和PISO算法求解RANS方程。文中简要描述了重叠网格和单相Level Set自由液面模拟方法的数学模型及求解。通过对S60单体船型约束模和自由模型采用重叠网格的数值求解及与试验结果的比较表明该重叠可较好地模拟带自由液面船舶自由态绕流问题。另采用重叠网格对一简单的双体船和三体船进行了数值求解,计算结果也表明重叠网格和单相Level-Set方法可较好地模拟带自由液面的船舶绕流问题。