超大型液化石油气船线型优化设计与试验

为开发具有国际竞争力的超大型液化石油气船(VLGC)船型,并为我国船厂获得VLGC的订单提供技术支持,基于CFD数值分析对VLGC进行设计吃水状态的线型优化研究.优化的线型波形平缓,船体表面压力分布均匀,艉部桨盘面伴流分布均匀,模型试验结果与CFD计算结果吻合良好.模型试验结果表明,最终优化设计的线型阻力低,能效高,船舶航速指标先进.对开发的新船型进一步开展不同纵倾压载状态的比较试验研究,结果表明,合理地调整压载纵倾值能有效改善压载状态的阻力性能,降低能耗.     

船艉线型对船舶阻力性能的影响

以船体阻力性能为优化对象,基于改造母型船法,分析船艉线型的改变对船舶阻力性能的影响。根据船舶主要参数设计要求,参考同类船型,利用Tribon-Lines模块对船舶艉部型线进行改造,生成两种方案船型,并通过CFX软件对母船型以及方案船型进行粘性绕流场的数值模拟,讨论不同航速下艉部线型对船体总阻力的影响。研究结果表明,在以船体阻力性能为优化对象时,选优后的方形艉在相同的航速下阻力低、消耗的功率小、形状效应小、粘压阻力和摩擦阻力也相对较小。     

双艉鳍节能船型研究与试验

本文介绍了双艉鳍线型在两型登陆运输船设计中的应用研究成果。模型试验结果表明，对于具有较大船宽与吃水比的船型，采用纵流消波与双艉鳍组合式线型，可有效地提高船身效率、减小阻力、改善伴流分布，从而达到较好的节能效果。     

基于参数化建模的深拖母船阻力优化

为获得阻力性能优良的船型,以某深拖母船作为母型船,运用参数化建模技术在优化平台Friendship中建立参数化模型,以兴波阻力作为优化目标,先运用全局搜索Sobol算法进行初步优化,再运用局部搜索Tsearch算法进行二次优化,结果显示,优化船型的兴波阻力较母型船明显降低,优化效果良好。将优化结果与CFD软件STAR-CCM+的计算结果以及母型船模型试验结果对比表明,基于兴波阻力的船型优化对于总阻力有一定的降阻效果。     

22000kW深水三用工作船快速性分析

综合考虑22 000 k W深水三用工作船的主尺度和船型系数,对船艏线型、船艉线型和横剖面面积曲线进行分析,利用CFD软件计算兴波阻力并优化线型,选择最优线型进行船模快速性试验。与国外某三用工作船快速性比较表明,22 000 k W深水三用工作船快速性具有明显优势。     

基于计算流体动力学的最小阻力船型自动优化

基于计算流体动力学(CFD)理论,利用iSIGHT 优化设计平台构建一种船型自动优化方法。该方法集成船型变换及自动生成技术、CFD 技术及优化算法。优化过程中,编制船型参数化融合模块实现船型变换与SHIPFLOW软件输入数据间的自动连接;采用遗传算法与二次序列规划法相结合的组合优化方法实现从全局探索再到局部空间寻优的整个流程。以某双艉集装箱船为例,优化后船体兴波阻力明显下降,总阻力也得到显著的改善,获得了设计航速下总阻力最小的船艏与船艉线型组合,表明了该方法的可行性与有效性。研究显示,所提出的方法可以获得阻力性能优良的船体型线供设计者参考,具有较强的工程适用性,在基于CFD的船型自动优化方面具有广阔的应用前景。

     

38000m^3耙吸挖泥船线型设计优化研究

大型或超大型耙吸挖泥船采用优选的双尾鳍线型,同时与带折角线的前体线型有机结合,可有效降低总阻力,提高推进效率。文中结合38 000 m^3耙吸挖泥船带双尾鳍的浅吃水肥大船型的船型特征,利用CFD分析技术对该船的艏艉线型进行设计与优化,模型试验结果表明,优化线型船的航速超过了设计指标,达到设计要求。     

基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

针对一型具有水下多种工程作业功能的3 000 m深潜水作业支持船这一大型复杂船型,基于数值模拟方法进行快速性综合优化研究。数值模拟船体艏部形状、艉封板高度及小尾鳍角度等变化,分析艏艉部线型的改变对船体阻力及伴流的影响。根据分析计算结果综合优化船体线型,预估船舶航速,并在水池对最终优化后的船型进行模型试验。结果表明:试验结果与数值预估结果吻合,验证了数值计算的准确性以及大型复杂工程船型线综合优化设计思路的正确性。     

35000t V型船身散货船尺度要素研究

为了探索V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量等之间的关系,以35 000 t散货船为母型船,基于V型船身理论对母型船剖面进行一系列V型剖面变换,并对变换后的V型船身进行静水力、空船重量、空载艏艉吃水等计算,得到35 000 t V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量、空载艏艉吃水之间的关系.     

7万吨级成品油船线型优化设计

介绍了当前国内外市场需求量较大的船舶品种之一--7万吨成品油船的船体线型优化设计,共进行了两次优化设计（艏部改型和艉部改型）,派生出三个不同的船型方案,其中包括两个不同的球艏和两个艉线型方案.船模试验结果表明：在设计航速处,改型方案2较方案1（原型）的兴波阻力下降21%,在较大的航速范围内其有效功率下降4.5%～1.9%,推进效率提高2.5%;而改型方案3则较方案1（原型）的兴波阻力下降30%,其有效功率下降5.7%～3.1%,推进效率提高2.6%.将其与现有同类船型的性能进行了比较,证明该船的最终船型方案是优秀的,改型是成功的.同时,本文也结合近代大方形系数船舶的船型特点,就艏艉线型变化对船舶阻力及推进性能的影响（特别是对船舶快速性能影响较大的横剖面形状、浮心位置、设计水线以及球艏形状）也进行了较为详尽的分析,提供了某些较佳尺度及参数范围以供设计人员参考.     

35000t V型船身散货船尺度要素研究

为了探索V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量等之间的关系,以35 000 t散货船为母型船,基于V型船身理论对母型船剖面进行一系列V型剖面变换,并对变换后的V型船身进行静水力、空船重量、空载艏艉吃水等计算,得到35 000 t V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量、空载艏艉吃水之间的关系.     

基于线性兴波阻力理论的三体船中体船型优化

提出将线性兴波阻力帐篷函数法推广应用于三体船的方法。推导出确定侧体构型下的三体船线性兴波阻力帐篷函数法表达式及其中体船型优化的二次规划法计算模型。按该方法对数学三体船和工程应用三体船算例进行兴波阻力计算,将计算结果与模型试验结果进行对比验证,结果表明该方法计算三体船兴波阻力具有足够的精度。采用基于此兴波阻力表达式的中体船型优化二次规划法计算模型,对上述工程应用三体船中体船型进行了兴波阻力减阻优化计算,结果表明中体船型优化获得的兴波阻力减阻效果约达10%。     

基于母型船的船体线型优化设计研究

为满足MARPOL公约新要求,某科考船的后续船型燃油舱需采用双舷侧外板保护,船体宽度较母型船增加。为降低后续船船体宽度增加引起的阻力,利用CFD方法分析母型船船模及宽度增加后的流场、阻力特点,确定降低后续船的兴波阻力为重点优化方向。通过改变球鼻艏参数降低船体兴波阻力,根据多种改型模型的CFD计算结果,确定了较优的球鼻艏参数,有效降低了后续船的阻力。     

基于CFD的双艉船型阻力数值预报

根据船体阻力成因和预报方法的讨论分析,提出一种应用计算流体动力学（CFD）理论进行双艉船型阻力数值预报的方法。该方法采用势流理论计算兴波阻力,基于粘性流理论计算粘性阻力。通过对某典型散货双艉船与液货双艉船在不同航速下的阻力预报及其试验数据的比对分析,结果显示,预报误差基本控制在4%以内。研究表明,该方法计算效率较高、易于实现、经济性较好,且预报精度能满足工程需要,具有较强的工程实用性。     

豪华邮轮球艏的新型设计

  目的  豪华邮轮的型线优化设计,除了要考虑美学视角因素,更重要的是还要考虑在整个航行阶段都能满足绿色节能、安全舒适等方面的要求,其中针对多航速船舶阻力性能优化进行豪华邮轮的船型设计尤为重要。  方法  首先,基于自主开发的船型优化设计软件OPTShip-SJTU,以某豪华邮轮为原始船型,通过自由变形方法,对船艏、水线、船艉等位置进行局部变形;然后,通过基于Neumann-Michell (NM) 势流理论的兴波阻力求解器NMShip-SJTU进行阻力评估,并结合优化算法得到不同航速下兴波阻力系数最优的船型;最后,采用经过广泛验证的高精度黏流求解器naoe-FOAM-SJTU对优化船型做进一步验证。  结果  结果显示,基于NM 势流理论的兴波阻力优化可以得到多航速下总阻力性能更优的船型,相比基于黏流CFD评估进行优化,更高效,且得到的优化船型在2个航速下总阻力分别降低了0.65%和0.98%。  结论  研究表明,基于数值模拟的船型优化设计流程可以应用于豪华邮轮的阻力性能优化。     

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。     

30000m~3 LNG船线型设计与优化

以30 000 m~3 LNG船线型设计为背景,研究了2种推进型式,为该类采用吊舱式推进器船型的线型设计积累了经验。使用FRAMEWORK软件和SHIPFLOW软件对由母型船初始变换过来的单桨和双吊舱线型进行阻力方面的优化,并最后进行了船模试验验证,试验结果显示优化后的线型性能指标优良。     

海带采收船线型优化及水动力特性研究

人力成本的上升,给海带采收行业带来了带来了巨大的压力,迫使海带采收由传统的手工作业向机械化作业发展。作为机械化采收装备的载体,水动力性能优良的海带采收船,能给从业者带来直接的经济收益。文章通过对理论的梳理、借助渔船线型设计经验,以设计航速下最小阻力为目标,对某海带采收船艏部线型进行了优化。并运用Star-CCM+软件对原船型和优化船型的阻力进行了仿真计算,验证优化效果。之后运用AQWA软件对优化船型在波浪中运动进行了仿真。阻力仿真结果表明,优化船型较原船型优化船型的阻力性能得到提升,优化船型的在波浪中的运动满足作业要求。通过对某新型海带采收船艏部线型优化,并通过CFD仿真验证,证明了优化方法的可靠性,为船舶后续详细设计提供船型数据;并对其在当地水文条件下的运动展开模拟计算,为后续操船手册制作和实际生产安全提供可靠的理论基础。     

小型渔政船线型及附体设计优化

选取某近海小型渔政船典型船型,研究艏艉线型和附体对船舶阻力性能的影响。通过对线型、船型系数以及舭龙骨、压浪板、呆木等常规附体对小型渔政船航行性能的影响进行数值模拟分析,优化船舶线型,针对小型渔政船的功能需求选取合适的附体组合形式,并通过实船运行验证优化后的渔政船航行性能有所改善,达到预期目标,可为同型船舶设计提供参考依据。     

瓯江航道浅吃水肥大船的阻力性能分析

以通用流体软件STAR-CCM+为平台,以瓯江下游的浅吃水肥大船为对象,进行了考虑自由面的船舶阻力性能分析,计算结果与深水试验结果能够吻合良好。考虑实际航道水深较浅,比较了深水状态和浅水状态下阻力的差异,分析了浅水中船舶阻力和各阻力分量的变化以及浅水对兴波的影响,为新船型设计和主机选型提供参考依据。