【摘 要】
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对于船舶来说,降低能耗最主要的方式是降低它的阻力。船舶阻力分为粘性阻力和兴波阻力,在船舶设计过程中,尺寸要求一定的前提下,粘性阻力的降低空间有限,而兴波阻力还有较大的降低空间。目前,对于减低兴波阻力的最重要的方式是安装球鼻艏,而球鼻艏的尺寸、形状则是决定其降阻性能的关键。在新型船舶的开发过程中,往往没有母型船资料的提供,对于安装球鼻艏的几何空间内,如何得到一个性能优良的球鼻艏,在设计问题中的体现在
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对于船舶来说,降低能耗最主要的方式是降低它的阻力。船舶阻力分为粘性阻力和兴波阻力,在船舶设计过程中,尺寸要求一定的前提下,粘性阻力的降低空间有限,而兴波阻力还有较大的降低空间。目前,对于减低兴波阻力的最重要的方式是安装球鼻艏,而球鼻艏的尺寸、形状则是决定其降阻性能的关键。在新型船舶的开发过程中,往往没有母型船资料的提供,对于安装球鼻艏的几何空间内,如何得到一个性能优良的球鼻艏,在设计问题中的体现在于球鼻艏的参数化能力,即通过确定几个参数就能得到一个新球鼻艏形状。本文提出一套数学曲面算法,将其运用在球鼻艏的参数化问题上。在保证船舶首柱处横剖面一定的情况下,最终将生成球鼻艏的参数降低到5个,能实现球鼻艏长度方向、宽度方向、高度方向、鼻尖点高度、中间横剖面的纵向位置的改变,即通过确定5个参数就能生成一个新的球鼻艏形状。本文采用这套球鼻艏参数化方法,引入船型优化的思想。将5个参数作为优化变量;利用SHIPFLOW中的势流模块作为兴波阻力计算求解器;采用多岛遗传算法和基本遗传算法相结合的方式作进行优化。将上述工具集成在优化平台ISIGHT中,最终形成了一套球鼻艏参数化设计方法。本文最后采用上述的球鼻艏参数化设计方法对KCS和KVLCC2船的球鼻艏进行了重新设计。对于KCS船的球鼻艏,本文的设计方案相较于原方案,兴波阻力减小了10.26%;对于KVLCC2船的球鼻艏,本文的设计方案相较于原方案,兴波阻力减小了15.32%。两次设计都得到了兴波阻力更小的球鼻艏,初步验证了这套参数化设计方法的有效性。
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