基于CFD技术的散货船线型优化研究

随着CFD技术的逐渐成熟,该技术已被应用于线型母型的选取和线型优化等设计流程中。依托"计算流体力学的实用化研究"项目,以17.5万dwt散货船为研究对象,应用CFD软件和优化软件来改进该船的阻力性能及伴流场。选取船体艏部三个特征参数和艉部两个特征参数作为优化变量并针对每个改型进行数值模拟,并将该船原型及艏、艉部分别优化所得线型进行模型试验,试验结果与数值研究方法的结论一致。     

结合企业实践的CFD船舶阻力预报及线型优化

本文概述了研究课题——“CFD船舶阻力预报及线型优化”的理论基础，研究内容、实现流程及应用成果。该课题将现有CFD中理论上较成熟、工程上比较实用、计算精度较高的一部分内容，结合企业现有CAD资源、对企业产品进行分类，进行典型船型CFD船舶阻力及流场特性预报，并以此为基础进行船舶线型精细设计和优化设计，为船舶线型改造、新船型的开发提供帮助。     

基于高精度近似模型的舰船线型优化

线型优化是船舶总体性能设计的重要内容,借助CFD软件开展船舶线型优化需要进行三维建模和复杂的网格划分,时效性有限。本文提出一种基于高精度近似模型的线型优化法,在CFD计算结果的基础上,通过构建神经网络近似模型,对线型优化结果进行预报。该方法不仅能够实现线型优化结果的快速预报,而且可以解决CFD离散优化随机性的难题,大大提高线型优化的效率。     

基于CFD的钻井船线型优化及阻力计算

为了对钻井船阻力性能进行优化,以某钻井船为研究对象,通过建立首尾部半参数化船体模型,针对月池关闭状态下的钻井船,对其首尾部的型线进行优化,选出最佳优化方案.钻井船的首尾部型线经过优化后,总阻力降低了2.003％.其中,摩擦阻力降低0.13％,剩余阻力优化效果为8.9％.本文研究可为钻井船的型线设计优化提供一定的参考和建...     

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CFD的深水4000吨铺管起重船线型优化

深水4000吨铺管起重船是中海油设计建造的中国第一艘深水铺管起重船。论文采用经验分析与数值模拟相结合的方法对其进行线型优化研究。首先通过数值模拟,对母型船进行详细的流场分析。基于流场分析结果,进行有针对性的线型优化。采用相同的计算方法对相同工况的三种优化船型进行数值模拟,并与母型船阻力、流场进行对比分析。结果表明三种优化方案的流场得到了很大改善,均避免了母型船出现的较大尾涡,且阻力系数均较母型船大幅度减小。可见改型取得了良好成效。     

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CFD的DTMB船舶艏部型线优化研究

为实现船型的参数化变换,对径向基函数插值技术进行了改进,提出了一种基于型值点的船型变换方法。为验证该方法的实用性,将船型变换模块与CFD软件及遗传算法相结合,开发了基于CFD的船型优化平台,并对DTMB5415船型进行了减阻优化设计。结果表明:提出的基于型值点的径向基函数插值方法具有较好的工程实用价值。     

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。     

船舶线型设计与研究

通过船舶线型的设计与研究,进一步探明了船型与船形之间的有机联系,以及船舶线型的优劣对航速或所需主机功率,即对能耗的影响是相当大的。研究表明,同样主尺度要素下采用不同的船形,收到功率的比差可达20％,这种仅靠船舶线型本身改善而取得的节能效果相当可观。同时,还研究了不同的艉部船形对伴流场及艉部激振的影响,提供了球艏及艉部线型某些参数的选择范围,可供设计参考。     

基于CFD的船舶生活区减阻技术研究

文章就如何减少船舶生活区上层建筑的风阻进行了理论方法研究。以某散装船的生活区为例,应用计算流体力学(CFD)方法,对不同的模型进行数值模拟,通过比较可视化结果及模型的受力情况,得出了初步的优化方案;针对当前国际前沿研究成果,对日本某节能减排装置进行了数值计算,从理论上分析了该装置的原理和减阻效果,并提出了一个改进模型。     

基于CFD的船舶废气脱硫系统优化研究

受环境污染影响,船舶航行过程中产生的废气污染物亟需得到有效处理,当前船舶废气脱硫系统存在流动等参量不明确的问题,导致系统排气背压值过高,设计一种基于CFD的船舶废气脱硫系统。硬件部分:利用三相/二相转换器,连接脱硫吸收装置以及电力配置;软件部分:根据流体相介质的连续性特征,计算颗粒物流动等参量,基于CFD设置软件脱硫模块功能,借助求解器对话框获取相关参数。此次设计的船舶废气脱硫系统,与另外2种脱硫系统的排气背压值均值分别为1 576.74 Pa,1 920 Pa,1 964.67 Pa,证明融合了CFD的废气脱硫系统应用价值更高。     

基于CFD的船舶阻力预报方法研究

根据船舶阻力成分及预报方法进行分析讨论,提出基于CFD的方法进行船舶阻力数值预报。分别基于势流和粘性流理论对船舶阻力进行预报,将阻力系数与试验值进行对比。基于粘性流体理论求解获得船体的粘性总阻力及摩擦阻力,基于势流理论直接求解欧拉方程获得船体兴波阻力。通过对某油船在各航速下的阻力理论计算结果与船模试验值的比较表明,该方法计算速度快,经济性好,且预报精确度高,完全满足工程需要,可以在实际工程使用。     

超浅吃水肥大船舶首部线型优化

通过模型试验研究球鼻形状对内河超浅吃水肥大船舶阻力性能的影响,试验结果表明球鼻形状的改变可以对阻力产生约3%的影响.采用湍流模型计算模拟了船舶首部流场,流场变化充分反映了首部线型的变化,计算结果与试验结果是一致的,说明计算是可靠可信的.     

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。     

船舶肋骨结构厚度近似模型优化

船身结构刚度对船舶航行安全性具有重要影响,为提高某船舶结构刚度,以某船身结构为研究对象,分别建立其三维模型以及有限元模型。通过神经网络算法与结构应力计算模型相结合,对船身钢板厚度进行优化设计。通过迭代计算,船身结构刚度稳定收敛,并且刚度值显著提高。本文采用的神经网络算法与应力计算模型相结合的方法能够有效提高结构刚度,可为工程实践提供参考。     

基于CFD的大型船舶液舱晃荡研究

本文基于黏性流理论,结合VOF方法进行了大型船舶液舱晃荡及制荡问题的数值研究.首先,证明了液舱纵向尺度对于横向晃荡的影响很小,可以用二维模型替代三维模型进行计算以提高效率,且对于特殊的对称液舱布置形式,40％载液率下施加一定周期的外部横摇激励,舷侧舱壁处的液舱晃荡更为剧烈;其次,完成了不同激励周期下的数值计算,结果表明激励周期在1～1.3倍液舱一阶固有周期范围内时液舱晃荡较为剧烈,其中一阶共振时两舱壁处波面升高及受力均达到最大值.此外,研究了不同隔板形式对制荡的影响,发现相同面积下垂向单隔板制荡作用较垂向双隔板和横向双隔板更为优越.最后,进行了实际尺度下的数值模拟,通过结果对比可知,模型尺度下计算得到的各隔板制荡作用弱于实际尺度下的模拟结果,存在一定的安全裕量,验证了运用相似理论研究液舱晃荡的可行性.     

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.