圆舭折角高速船型线参数化设计及其阻力性能分析

船长傅氏数位于0.3～0.7之间时,排水型圆舭折角船型体现了较好的快速性和横摇缓和性能.在分析船体几何特征的基础上,基于NAPA设计软件编制了参数化型线设计程序,并利用Fluent软件对生成的不同几何模型进行了阻力性能分析,为圆舭折角船型型线的快速生成和折角线长度的确定提供了一定的借鉴.     

基于NAPA的圆舭艇型线参数化设计方法

型线设计是船舶总体设计的重要内容之一.通过圆舭艇船体几何形状分析,建立了几何特征线和点的参数表达式,并利用NAPABASIC语言开发了型线参数化设计宏程序,从而为圆舭艇船型数字化设计探索了一条高效的新途径.     

基于设计特征的FRIENDSHIP船型参数化方法及实现

船型设计是船舶总体设计中一项极其复杂且又重要的内容,船舶的结构设计、性能计算、总布置等都要以船型为依据,因此,如何实现船型参数化设计尤为重要。FRIENDSHIP系统为船型设计提供了基于Feature特征和仿真驱动设计的参数化方法和实现机制。在对船型参数化基本理论———特征参数、特征曲线和曲面生成等进行详细阐述的基础上,以某型船艉部裸船体为例,具体阐述了船型参数化的实现流程,以及以Feature、Curveengine和Meta surface为特征机制的船型参数化的具体步骤。以Feature特征为核心的船型参数化方法不仅能为船型曲面的快速建立提供技术支撑,还可以为性能分析和优化提供基础条件。     

2200箱集装箱船球鼻首优化

航运业的发展必然伴随着能源的大量消耗,船舶节能减排迫在眉睫,球鼻首型线设计对船舶的节能减排、发展绿色船舶技术意义重大。以2 200箱集装箱船为研究对象,使用CAESES软件对球鼻首部分进行参数化建模,对比参数化前后船体模型的静水力数据,以确保球鼻首参数化之后模型的精确度,集成SHIPFLOW软件,以兴波阻力为目标函数,使用遗传算法对球鼻首参数化之后的船型进行阻力性能优化。结果显示,该船型在设计航速19 kn下进行优化之后,兴波阻力降低了4.137%,总阻力也得到改善,优化之后的船型在低速15 kn时阻力也相对有很大降低。     

最小阻力的参数化船型优化研究

采用基于形状参数的船型参数化方法实现复杂舰船的参数化建模,利用Isight集成框架构建基于阻力的船型优化模型,实现参数化船型生成、阻力计算及优化算法等功能模块集成。以某船型为例,选取5个船型参数作为优化变量开展船型优化,并对优化算法开展研究分析。优化研究获得了阻力最小的船型参数组合及合适的优化算法,算例表明,基于形状参数的船型优化方法具有较强的适用性。

     

基于修正函数法的双燃料散货船船型优化

随着绿色节能要求的提高,对船型优化工作的质量和设计周期提出了新要求。针对传统的船型优化方法在船体变形阶段耗时长、效率低的特点,基于修正函数方法,开发了船体自动变形程序。利用该程序,实现了21万吨双燃料散货船船体线型的自动变形。结合CFD线型优化经验,开展船首、船尾的线型优化,通过对优化过程中各线型方案的CFD结果进行分析,最终得到综合性能最优的优化船型。此外,在静水中对最终得到的优化船型进行快速性模型试验验证。结果表明,优化船型的螺旋桨收到功率较初始线型降低约3%。该方法成功实现了船体几何的快速变形,与传统的手动修改线型相比,节省大量时间,能获得更多数量的线型方案,提高了船型优化效率的同时达到性能指标要求。     

基于生成对抗网络模型的船体型线逆向重构方法研究

基于生成对抗网络模型,在船体型线参数化的基础上,建立了船型特征参数到船体型线几何点坐标的映射,形成了一种基于船型特征参数的船体型线逆向重构方法.在含有450余个样本的超大型油船数据集上开展了应用研究,对比两种参数组合的逆向重构效果.经CFD方法验证,建立的船体型线逆向重构方法能够更加快速地生成船型几何,与原型相比,重构...     

基于多种组合优化算法外形优化设计

针对船型特征参数和特征参数曲线对船体阻力性能的影响,首先利用CAESES软件建立完全参数化船体模型,并用FINE/Marine软件进行水动力性能计算,并与试验结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。对船型进行优化时,以设计航速2.02 m/s下的总阻力为优化目标,利用2种组合优化算法进行分析,发现第1种Sobol算法和NSGA-II算法组合优化算法具有优势。船型优化后球鼻首发生了显著变化,球鼻首变为抬首型球鼻首,其中,球鼻首的长度和宽度变化对船体阻力影响不大,基本上可以忽略。在设计航速下,优化后的总阻力减少14.89%,摩擦阻力减少0.43%,剩余阻力减少36.9%。     

基于CFD的船舶球首型线自动优化

在满足排水量及航速要求情况下设计出性能优良的船体型线,降低船体阻力、节能降耗是造船界一直所追求的目标。船舶球首的大小、位置和形状对船体兴波影响非常大,因此文章通过船型参数化融合方法,生成一系列球首型线,并以兴波阻力最小为目标,采用遗传算法实现球首型线的自动优化。将上述方法应用于某集装箱船球首型线的自动优化,并进行船舶静水阻力实验,实验表明优化船型在设计航速附近总阻力降低明显,说明文中采用的基于CFD船型自动优化方法是可行的。     

近似技术在船型阻力性能优化中的应用研究

船体型线优化过程中,通常要利用高精度的CFD软件对船舶的相关性能进行数值求解。这将耗费大量的时间,导致船型优化效率降低。为有效提高船型优化的效率,提出将近似技术应用于船型自动优化中,以代替CFD数值求解。探讨了样本点选取、样本集形成及近似模型实现途径等问题。以一艘1300TEU集装箱船的线型优化为例,构建船体兴波阻力的Kriging近似模型,并将其应用于球鼻首的优化中。计算结果表明,基于Kriging模型的船型优化是一种实用而且有效的方法。     

Hydrodynamic hull form optimization using parametric models

Hydrodynamic optimizations of ship hull forms have been carried out employing parametric curves generated by fairness-optimized B-Spline form parameter curves, labeled as F-Spline. Two functionalities of the parametric geometry models are used in the present study: a constrained transformation function to account for hull form variations and a geometric entity used in full parametric hull form design. The present F-Spline based optimization procedure is applied to two distinct hydrodynamic hull form optimizations: the global shape optimization of an ultra-large container ship and the forebody hull form for the hydrodynamic optimization of an LPG carrier. Improvements of ship performance achieved by the proposed F-Spline procedure are demonstrated through numerical experiments and through correlations with experimental data. The ultra-large containership was built and delivered to the ship owner. The present study validates the effectiveness of the proposed hydrodynamic optimization procedure, ushering in process automation and performance improvement in practical ship design practices.     

基于CFD技术对2800TEU船的线型优化

基于CFD技术对线型优化是目前业界比较流行的做法。本文依托于实船2800TEU船项目,探索基于NAPA和CFD软件的一体化优化(传统经验模式)和基于CAESES和CFD软件的一体化优化(先进数值评估模式)的有机结合,以船模阻力系数为目标函数,对线型优化。结果显示,航速达到优化目标要求。     

基于数值模拟方法的深潜水作业支持船快速性综合优化

该文针对一型具有水下多种工程作业功能的 3000 m 深潜水作业支持船的大型复杂船型,基于数值模拟方法进行了快速性综合优化研究。通过数值模拟,对于船体首部形状、尾封板高度及小尾鳍角度等变化,分析了其改变的首、尾部线型对船体阻力及伴流的影响;根据分析计算结果综合优化了船体线型,预估在限定功率下的船舶航速,并在水池对最终优化后船型进行了模型试验。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型综合优化设计思路的正确性。     

波浪增阻计算方法在船体型线优化设计中的应用

  目的  为了获得兼顾静水和波浪阻力性能的优良船型,以某散货船为研究对象,开展船型综合优化设计。  方法  基于成熟的商用软件STAR-CCM+进行目标船静水阻力性能评估。采用ISO 15016推荐的简化方法和经验方法,以及自主编程开发的二维切片理论方法进行波浪增阻计算。对比分析不同波浪增阻方法计算结果与模型试验结果的差异。  结果  结果表明：二维切片理论方法计算精度较高,且能反映船型对波浪增阻的影响;目标船改型的静水阻力性能与原型相当,改型的波浪增阻和原型相比降低了20%以上,波浪中阻力性能得到显著提升。  结论  通过探讨不同波浪增阻计算方法的工程适用性,为船型综合优化设计提供了有效工具。     

基于MAXSURF Structure的某尖舭型快艇艇体结构设计

良好的船体结构设计对于提高船舶结构稳定性和创造船舶安全高效作业条件具有重要的意义。基于三维软件MAXSURF Structure,采用模块化结合参数化的方法对某尖舭型快艇艇体结构进行建模设计，对Structure模块在艇体结构设计中的应用和可行性进行分析，对同型艇艇体结构设计具有一定的借鉴意义。     

基于NFFD 算法的船体几何变形技术

本文以非均匀有理B样条基函数作为参数体属性,并结合非均匀控制点网格,建立了适用于船体几何的NFFD变形技术。重点阐述了NFFD方法的基本原理和变形规则,并以矩阵表示方法为基础构建了数学模型。研究了控制点数量和分布对变形结果的影响,增加了控制点变形几何的能力并获得了更大的设计空间。最后,以某CNG运输船为例完成了球鼻艏、船艏和船艉部分几何的自动变形。本文的工作为船型优化提供了良好的变形工具。     

采用遗传算法进行球鼻艏优化的流体动力计算(英文)

Computational fluid dynamics(CFD) plays a major role in predicting the flow behavior of a ship.With the development of fast computers and robust CFD software,CFD has become an important tool for designers and engineers in the ship industry.In this paper,the hull form of a ship was optimized for total resistance using CFD as a calculation tool and a genetic algorithm as an optimization tool.CFD based optimization consists of major steps involving automatic generation of geometry based on design parameters,automatic generation of mesh,automatic analysis of fluid flow to calculate the required objective/cost function,and finally an optimization tool to evaluate the cost for optimization.In this paper,integration of a genetic algorithm program,written in MATLAB,was carried out with the geometry and meshing software GAMBIT and CFD analysis software FLUENT.Different geometries of additive bulbous bow were incorporated in the original hull based on design parameters.These design variables were optimized to achieve a minimum cost function of "total resistance".Integration of a genetic algorithm with CFD tools proves to be effective for hull form optimization.     

护卫舰球鼻首型线设计的探讨

  目的  为满足某特殊用途舰船的功能需求,需在艏部加装大型球鼻艏作为特种设备的载体。为克服大型球鼻艏作为特型附体给舰船快速性带来的不利影响,对高速船型融合特型球鼻艏的船型方案进行优化设计。  方法  采用逐步趋近分析方法,对该船型及附体进行多方案对比分析,利用数值模拟的方式优选阻力性能好的船型,并通过模型试验进行验证。  结果  结果表明,最终优化形成的圆舭型融合圆柱形球艏船型是满足布置需求且快速性能兼优的船型。  结论  在相同计算条件下,数值模拟能够较精准地预报各船型方案间的阻力差别,所提出的多方案优化设计方法是优化船型行之有效的方法。