基于分解的进化算法和多变量分析技术在船型参数设计中应用

引入优化和决策技术讨论船型参数设计的多目标优化论证,基于分解的进化算法(DBEA)将船型参数设计的多个目标优化问题分解为一定数量的单目标优化子问题,采用进化算法同时求解这些单目标优化子问题.DBEA算法的种群由法向边界相交方法(NBI)构建,子问题的优化通过和邻近个体的进化操作完成.采用熵权和灰色关联方法对DBEA算法得到的船型Pareto解集进行综合评价,给出每个设计方案的定量指标排序.基于多变量分析技术讨论了船舶设计变量的层次聚类属性,给出了设计变量间的类别特性.采用多维标度方法(MDS)给出了这些变量在二维平面里的映射图形,结合聚类树形图可以加深对船舶参数设计模型的认识.对一艘3万t油船进行船型参数设计,算例分析表明,DBEA算法能够快速获得分布均匀的Pareto解,灰色关联方法的决策合理可行.

船式拖拉机船型参数对滑行阻力与下陷深度的影响

为获得水田船式拖拉机船型参数对滑行阻力和下陷深度的影响规律,设计了水田船式拖拉机船体模型滑行阻力试验台。以船型参数接地比压、滑行速度、首舷曲率半径、接地角和水田土壤表层水深为试验因素,以船体模型在水田土壤中的滑行阻力、下陷深度为试验指标,以粉砂壤土为水田土壤介质,研究了船型参数、土壤表层水深对试验指标的影响规律。结果表明:接地比压、滑行速度、首舷曲率半径、接地角和水田土壤表层水深对船体模型的滑行阻力、下陷深度均有明显影响。在接地比压为250~350 kg/m^2时,滑行阻力、下陷深度随着接地比压的增加均单调递增,但当接地比压大于300 kg/m^2时,增加幅度降低;当滑行速度为0.2~1.0 m/s、首舷曲率半径为300~500 mm、接地角为25.0°~35.0°时,滑行阻力、下陷深度总体上随各参数增加均呈先下降后上升的趋势;当滑行速度分别为0.6和0.8 m/s时,滑行阻力、下陷深度分别达到最小值;接地角为27.5°时下陷深度最小,接地角为30.0°时滑行阻力最小;水田土壤表层水深在10~50 mm之间时,随着表层水深增加,下陷深度单调递减,滑行阻力总体上呈先减少后增加的趋势,且表层水深为20 mm时滑行阻力最小。综上所述,船式拖拉机船体较优的船型参数为滑行速度0.6~0.8 m/s、首舷曲率半径350~450 mm、接地角27.5°~30.0°,水田作业时土壤表层水深的较佳范围为20~40 mm。以上研究结果可为水田船式拖拉机的设计和运行提供参考。

船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准影响研究

骑浪/横甩是IMO船舶第二代完整稳性的五种失效模式之一,是一种基于概率的稳性衡准,制定规范的目的是更有效地保障船舶在实海域中的航行安全,确保不发生稳性失效情况.本研究中,以IMO有关成员国提出的最新版骑浪/横甩薄弱性衡准草案为基础,基于自主开发的骑浪/横甩薄弱性衡准校核软件,针对围网渔船开展了样船计算和比较分析,研究IMO正在制定的骑浪/横甩薄弱性衡准方法对该类船型的适用情况,分析船型参数对骑浪/横甩薄弱性衡准的影响,为我国参与国际法规制定,提出针对骑浪/横甩薄弱性衡准的提案提供技术支撑和依据.

一种无压载水船船型参数探讨

借鉴国际上先进的无压载水船舶设计理念,利用连通管路对美国贯通流系统进行改造,并融合至日本的V形船身,设计出一种新型的无压载水船舶,将巴拿马型散货船作为母船型进行优化实践。分别将新船型与母船型通过经验公式进行计算比较,结果表明,二者船型参数基本一致,满足实践要求,表明设计船型可行。

船型参数对参数横摇薄弱性衡准的影响

参数横摇是第二代完整稳性衡准五大失效模式之一.为了研究新衡准对船舶设计带来的影响,选择了渔政船,渔船,集装箱船,散货船四种类型共六种母型船,在每种母型船的基础上,利用CAESES软件改变其垂线间长、型宽、型深和水线面系数等船型参数进行系列变形,生成136艘新船型,分别进行参数横摇薄弱性衡准计算,得到船型参数对参数横摇薄弱性影响的规律,为新船型开发设计提供理论依据.

船型参数对纯稳性丧失薄弱性的影响

纯稳性丧失是IMO第二代完整稳性衡准的五种失效模式之一。为研究对纯稳性丧失薄弱性敏感的船型参数,以及船型参数变化对纯稳性丧失薄弱性的影响趋势,选取4种类型不同的5艘实船,利用CAESES软件对所选实船进行主要船型参数变化,共计生成180艘新船型,然后对所有船型进行第一层和第二层纯稳性丧失薄弱性衡准计算,分析各个船型参数变化对纯稳性丧失薄弱性的影响。经综合分析将船型参数按对纯稳性丧失薄弱性的敏感程度进行了排序,为纯稳性丧失薄弱性衡准对船舶设计及在国内的推广应用提供技术依据。

渔船船型参数数据库管理系统构建及应用

建立拖网渔船船型参数数据库,为拖网渔船标准化研究提供数据支撑。选择适合拖网渔船的有效马力估算经验公式,对拖网渔船的主机功率进行预估和核算,建立拖网渔船船型参数数据库管理系统,形成拖网渔船推进性能分析报告,提高拖网渔船设计和管理的科研支撑。

基于阻力图谱的船型参数敏感度分析

目前,已定性掌握船舶主尺度及主要船型系数对船舶阻力性能的影响趋势,但各个船型参数对阻力性能的具体影响程度仍不明确。为了确定各船型参数对阻力数值的贡献率,基于泰洛系列剩余阻力系数图谱,通过回归分析法,利用Isight软件在不同航速下对棱形系数、排水量长度系数以及宽度吃水比进行对剩余阻力系数的敏感度分析。结果得出各参数对剩余阻力的敏感度指数,并验证了已知船型参数对阻力的影响趋势。结果表明,敏感度分析结果具有较高的可信度,对于船舶设计具有一定的指导意义。

基于阻力性能的金枪鱼船船型参数优化研究

在一定约束条件下,合理改变船体形状可以有效地降低船舶阻力。论文使用了一种船体线型改变方法,描述了船型参数变化与总阻力变化的关系。首先确定影响渔船阻力性能的主要船型参数,然后使用Lackenby方法改变船体型线生成系列船型样本空间,利用数值模拟对样本进行阻力预报,最后探讨船型参数变化对总阻力的影响,并优选出阻力性能最优的船型。计算结果表明,在设计工况(Fr=0.28)下,采用该方法优化后的船型较初始船型总阻力降低5.29%。

基于可视化编程环境的船型参数化融合与降阻优化研究

高质量的船型优化要求船型样本数量尽可能多.寻求一种高效率、高质量的船体几何重构方法在船舶设计初期具有重要意义.将船型融合技术与参数化相结合,提出一种基于可视化编程环境的船体几何重构方法,实现计算机依据设计变量自动生成大量船型样本的目的.通过在可视化编程环境下对若干船型样本进行快速阻力预报,选出了阻力性能优于母型船的船型.并设计出一套基于遗传算法的型线光顺可视化程序,解决了融合过程中型线的光顺问题,加快了船舶设计初期船型优化的效率,验证了基于可视化编程环境的船型参数化融合方法应用于船型优化的可行性.

邮轮船型特征及船型参数分析

文章通过分析全球15个邮轮品牌的100多条邮轮船型,总结邮轮船型特点、参数特征及其参数相关性,并分析船型参数对邮轮各方面性能的影响。通过比较分析与优化,得到不同吨级邮轮船型参数的较佳参考值,可为邮轮建造提供借鉴与参考。

基于多元回归-神经网络的船型参数优选分析

以肥大型船舶模型的试验数据为研究对象,分析单一船型参数与剩余阻力系数和自航因子的相关性。基于多元回归分析和径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络,对船型参数的数学建模预测方法进行研究。选取船舶主尺度参数,以及横剖面面积曲线和设计水线面这2类船舶型线特征参数,通过多元二次回归和RBF神经网络分析,得到对船舶性能产生重要影响的主要船型参数及其最佳组合,建立肥大型船剩余阻力系数和自航因子的数值预测模型。数值计算和试验测试结果表明,与只包含主尺度参数的预测模型相比,包含船舶型线特征参数的预测模型具有更好的准确性,可为船舶型线优化设计提供参考。

船型参数L/B对单桨型浅吃水肥大船阻力性能的影响——单桨型浅吃水肥大船系列试验之二

在单桨型浅吃水肥大船优秀母型确定的基础上,将影响阻力性能的重要参数L/B在中心点5.65附近作一小范围的系列性参数变化,以形成L/B=5.0～6.3范围的常用浅吃水肥大型船系列试验阻力图谱,并整理成L/B对剩余阻力系数C_r的修正因子K_L/B的图谱和回归公式,以适应不同用户的需要。 对每一L/B参数除了进行满载平浮状态的试验外,还进行了80％排水量平浮、60％排水量1.2％纵倾、45％排水量2.5％纵倾和35％排水量2.5％纵倾总计五种平同装载情况的阻力试验,以适应实船在不同装载航行状态下的内插需要。

SeaBat T50多波束测深系统数据后处理船型参数设置探讨

多波束测深系统船型参数对于测深数据处理结果的影响较大,在进行水深测量前,必须精确求取船型参数。探究了Caris软件中的船型参数设置对多波束测深数据的影响,对位置、角度等船型参数设置引起的多波束测深数据平面定位及水深偏差进行了多次数据试验,将不同参数设置下的数据成果与其他处理软件成果进行对比,综合给出了Caris软件多波束数据处理的最优船型设置参数。可为相关行业技术人员提供使用参考。

基于船型修改融合方法的参数化建模技术

为实现船体型线的优化,在船型NURBS表达的基础上,提出2种基于CAD/CFD船型优化流程的不同参数化建模方法.一种是直接以NURBS的控制顶点坐标为变量,实现船型的参数变换;另一种是以母型为基础开发船型参数化融合模块,实现船型的参数变换.利用iSIGHT软件,采用这2种参数化建模方法优化某集装箱船球鼻首部分.结果表明:船型修改融合方法是具有工程实用价值的参数化建模方法.

基于参数化船型的阻力优化研究

使用Friendship进行船体完全参数化建模,并使用该软件中的Feature编程功能编程实现Shipflow型值数据的提取,通过改变一系列重要的船型参数实现变换船型几何模型,以获得满足性能需求的船型。最后利用该软件的优化框架,采用切线搜索法完成1300TEU集装箱船的兴波阻力优化,优化球艏和前体船体曲面。结果表明,该参数化方法在改进船型水动力性能方面有很好的效果。

基于参数化CAD模型的船型阻力/耐波性一体化设计

在舰船概念设计阶段,往往需要快速生成阻力和耐波性能兼优的船型。采用基于母型船的船型融合生成方法,实现了参数化船型自动生成。在此基础上,采用iSight优化平台,将参数化船型生成技术与阻力、耐波性计算模型集成,运用多学科设计优化技术实现了船型阻力/耐波性性能一体化设计。优化方法采用多目标遗传算法以获取Pareto前沿。以一艘46 000 DWT油船的型线优化为算例对这个过程进行了具体说明,试验结果表明总阻力降低了3%,验证了这种方法的可行性。

基于数学船型的全参数化船型设计

根据近似理论,利用带有形状因子的指数函数,提出船型曲线的近似表示,进而利用设计要求中的排水量和浮心纵坐标构造超越方程组,通过求解形状因子得到船体型线的数学表达,获得满足静水性条件的初始船型,从而实现舰船的全参数化设计。该技术有助于船舶概要设计和多学科设计优化。最后,实例验证了该方法的有效性。

超大型油船型线特征参数对快速性能影响研究

本文以超大型油船主参数、局部参数、细部参数等特征参数为对象,将剩余阻力系数Cr、伴流分数w、兴波阻力系数CWTW、粘压阻力系数Cpv的CFD计算结果作为数据基础,采用支持向量机方法建立船型特征参数到船舶性能的代理模型。应用OAT方法和Sobol方法计算船型特征参数对船舶剩余阻力系数Cr、伴流分数w、兴波阻力系数CWTW、粘压阻力系数Cpv的一阶敏感性,评估超大型油船船型特征参数对各快速性能指标的影响。结果显示,支持向量机方法建立的代理模型在测试集预报结果相对误差约为1%~2%,首尾特征、进流段去流段特征、船尾横剖面特征等细节参数对超大型油船的快速性能影响较大。

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。