基于融合和区域特征分析的船型设计开发研究

本文以某80000吨级散货船为优化对象,应用基于融合和区域特征分析的两种新船型几何设计技术,结合船舶CFD阻力和自航评估技术,开展以设计吃水下快速性能为目标的船型设计和性能分析研究。整个设计过程以参考船为设计起点,从减小船体阻力、改善兴波和艉部伴流的角度入手,分别开展船型艏部和艉部的型线自动变形设计,对比分析改型方案在同一模型尺度下的CFD数值模拟评估结果,并获得快速性能优秀的船型设计方案。最后,通过静水中的快速性模型试验,对设计工况下的收益效果进行验证,结果表明,相比于设计原型,最终优化船型在航速为14.0 kn时的实船预报收到功率下降了约5.6%。

波浪增阻数值计算在高速船舶船型设计中应用

高速船舶通过船型设计可以有效降低波浪增阻,从而实现海上快速救援的目的。本文研究波浪增阻的数值计算方法,包括势流二维切片法以及RANS/LES混合法,阐述2种计算方法的原理,对波浪增阻频率响应函数进行对比计算。以减小波浪增阻、提升稳定性为船型设计优化目标,使用势流二维切片法以及RANS/LES混合法对优化前后的波浪增阻进行计算,结果表明2种方法均可实现对波浪增阻的数值计算,RANS/LES混合法具有较高的计算精度,更适合于评估复杂的水动力性能。

基于非线性规划法的最小阻力船型设计

最小阻力船型设计可以有效减少燃油消耗和污染物排放。船型设计是一个多目标优化过程,本文提出一种基于非线性规划法的最小阻力船型设计方法,对设计流程进行详细分析,定义和选择设计变量,并确定设计的约束条件,提出将遗传算法应用于最小阻力船型设计,给出船型结构和优化后的前半体横剖线图,对优化前后的兴波阻力系数、摩擦阻力系数和形状阻力系数进行计算和对比,结果表明基于非线性规划法可以有效减小船舶阻力,且船舶兴波阻力系数减小较多。

数字化船型设计方法

从数字化设计观点阐述了船型设计方法,包括船体线框模型和船体曲面模型设计方法.其中,船体曲面模型设计方法又可以分为船体直接曲面模型和船体线框曲面模型设计方法.分析了各种方法的优缺点.

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。

基于人工神经网络的船型设计与阻力预报

船舶阻力与船体形状之间的关系是复杂的非线性关系,在实际设计中预报船舶阻力的方法一般主要有经验公式法和CFD方法.从打破传统方法的局限性和避免CFD计算的高成本出发,考虑人工神经网络理论对处理非线性复杂问题具有良好的适应性,采用RBF神经网络,试图为不同设计阶段的需要提出新的船型设计方法,并建立了相应的船型-阻力性能预测模型.通过实际数据验证了此方法的可行性和实用性.

一种实用船型设计方法(2)——特殊船尾及其推进性能分析

介绍了四种具有完全不同尾型的实用双桨船型的优化设计结果,即双球尾船型、蜗尾船型、双尾船型、双 尾鳍沿海客滚船船型,都取得了很好的推进性能与节能效果。在设计航速下,与各自的对比常规双桨船型相 比较,提高推进效率分别为15％以上,20％以上,10%左右,8-10%。文中亦对特殊船尾的推进性能与螺旋桨 设计作了初步分析。

一种实用船型设计方法

介绍船型设计中对兴波阻力影响最大的两个因素——横剖面面积曲线和球鼻首的设计方法。20年间,结合实用船型的特点,采用该方法研发出一种对中高速船行之有效的船型设计程序,并先后对四种具有完全不同尾型的实用船型进行优化设计,即1984年完成的球首长轴套新船型、1988年完成的球首蜗尾新船型、1992年完成的球首双尾新船型、2002年完成的球首常规尾沿海客滚船新船型,都取得了良好的消波、减阻与节能效果。在设计航速下,与各自的对比船型相比较,四种新船型均大幅度减小兴波阻力,减小剩余阻力20％以上,节省有效功率分别为16.2％、5.5％、5.8％、10.3％。

江海直达船船型设计的特点

由于江海直达船在珠江水系有巨大的发展潜力，而这种船要跨江、海两个不同航区航行，应作为珠江水系的一种新的特殊船型来研究．针对这种需要，本文较系统地阐明与之有关的“分段原理”，河道及海区对船舶性能的要求等在船型设计方面的特点．

运用线性兴波理论进行船型设计与改进

通过导出简化的兴波阻力理论公式,提出一种运用线性兴波阻力理论进行船型设计与改进的方法。实际应用结果显示,该方法对船型改进很有效,可供船型设计部门及人员应用。

基于互联网的船型设计与航速预报应用服务系统

在702研究所微机版软件系统SHIDS3.0的基础上,开发了基于互联网的、界面友好的在线式船型设计与航速预报应用服务系统SHIDSweb。重点介绍了该软件的开发过程、技术优势及其应用情况、收费与网络用户管理机制、用户开发及未来发展计划。用户可根据船舶主尺度和主机参数,通过互联网应用该系统快速进行船型设计、静水力计算、阻力及自航因子估算、螺旋桨设计及航速预报,并对该船型进行耐波性和操纵性初步估算。该系统同时提供了船型几何及其快速性能试验结果的数据库查询。

船型设计与性能分析系统数据接口设计与实现

通过分析船型设计与性能分析系统数据接口的现状,提出Maxsurf与Shipcad系统数据接口的技术方案。在研究数据接口开发环境的基础上,对数据接口转换软件进行详细设计、开发和验证。实例验证所设计的数据接口转换软件打通了数据流转通道,能提高设计效率,奠定了进一步实现舰船集成设计研发平台的基础。

江苏内河集装箱船标准船型设计分析

为提升江苏内河集装箱运输船舶标准化水平,实现船型与船闸、航道等通航基础设施发展相匹配,通过梳理内河标准船型主尺度标准和通航管理规定的修订情况,结合京杭运河江苏段集装箱营运船舶的调研,在船舶主尺度、舱室布置、船体结构和新能源动力的应用等方面分析江苏内河集装箱船标准船型的设计要点,完成48 TEU、64 TEU和96 TEU标准集装箱船设计。虽然受限于内河航运关注船舶成本的现状,标准集装箱船的设计更多采用传统基础船型设计思路,但研发运用先进技术、满足内河EEDI的绿色节能型船舶是标准船型的重要发展方向。

参数化设计在多体船最优船型设计的应用

相对于传统的单体船,多体船具有更好的波浪耐受性和稳定性,具有非常广阔的应用前景。与此同时,多体船的船型设计相对于单体船更加复杂,设计参数更多。为了提高多体船的船型设计效率,本文基于参数化设计技术,对多体船的最优船型设计进行研究,建立了多体船的数学模型,并结合NURBS样条曲线和CATIA进行了多体船的最优船型设计。

将CFD纳入CAD系统革新船型设计方法

综述了船舶CFD方法的发展历史及其在现阶段的应用水平．提出将CFD方法纳入CAD系统，革新传统的船型设计方法，提高我国的船舶设计水平的构想。

以科学发展观指导船型设计和优化

以科学发展观指导船型设计和优化,就是要充分发挥设计者的创造精神,从思想源头科学地认识船型优化的深刻内涵,并相应地将船型设计决策与性能要求、环境条件、经济指标相统筹,通过船型优化思想、方法和手段从传统模式向现代模式迈进,实现船舶综合航行性能指标最优化和经济绩效、功能绩效的最大化。该文着重探讨了国内外学术界和工程界近期予以关注的船型设计和优化的一些观点和前沿发展趋势。

支线LNG运输船船型设计研究

主要介绍支线LNG船船型设计中的特殊原理与设计特点,包括主要船型特点、液货罐(C型独立舱)的外形设计及保冷、蒸发气(BOG)的处理、主推进系统选型。并结合30000m3 LNG运输船船型设计作了进一步的深入研究。

高速船波浪增阻的一种简化计算及在船型设计中的应用

波浪增阻是船舶在航行中经常遇到的问题,将波浪增阻理论研究结果运用于船舶设计中已成为可能.本文在分析了经典的波浪增阻公式之后,提出一种简化方法,使其计算不用数值积分而得出波浪增阻的近似值,从而简化了计算方法、提高了计算速度.同时给出了阻力影响函数的船型设计方法,通过实际计算,证明了在设计中考虑波浪增阻的必要性.

6500m^³LNG加注船船型设计研究

从LNG加注船的主尺度、载重量、吃水、操纵性、LNG加注系统和危险区域等方面进行分析,阐述LNG加注船的船型特点,并根据航区通航条件和LNG加注的作业特性,确定了LNG加注船总体设计要点。还对货物维护系统以及推进系统进行选型分析,表明目标船型的货物维护系统可采用C型单圆筒罐,且双燃料发电机电力推进是一种经济合理的优选方案。然后,针对6500 m^ LNG加注船船型开发进行了深化研究。

基于兴波理论的船型设计

本文构造兴波数学模型并且计算兴波阻力,给出了船舶兴波阻力在不同傅汝德数下的变化以及船舶自由面波高的变化情况。通过神经网络的迭代技术对总误差随迭代次数的变化情况进行分析,研究不同船型样本的误差以及船舶总阻力随傅汝德数的变化曲线。本文基于兴波理论对船型优化设计的研究,有助于船型优化技术的快速发展。