新型仿生螺旋桨优化设计

对导边变形的仿生螺旋桨的水动力性能优化设计提出一种新颖的方法.基于仿生学原理与参数化建模的方法,将座头鲸前鳍的凹凸结构应用于螺旋桨导边,即在螺旋桨导边迎流区依据指数衰减曲线和正弦函数曲线将标准光滑导边进行类似座头鲸鳍突起结构状的凹凸变形,获得的导边凹凸的仿生螺旋桨.分别对指数衰减型仿生桨与正弦函数型仿生桨进行水动力性能、空泡性能以及噪声性能数值模拟.选出其中性能较优的螺旋桨,然后将基于仿真设计(SBD)技术引入新型仿生螺旋桨优化设计中,以控制导边变形的指数衰减曲线形状的参数为优化设计变量,以母型桨的转矩作为约束条件,选取敞水效率为目标函数,采用Sobol与T-Search优化算法,构建基于指数衰减曲线的仿生螺旋桨优化研究系统.研究结果表明:将座头鲸前鳍的凹凸结构应用于螺旋桨导边对螺旋桨的空泡性能与噪声性能有所提高,但对于螺旋桨敞水性能的提高不显著,验证了本研究所建立的仿生桨水动力性能优化设计方法是有效可靠的,为仿生螺旋桨的性能数值计算及构型优化设计提供了一定的理论依据和技术指导.

基于CAD与CATIA二次开发的船体快速建模方法

[目的]在使用CATIA创建船体模型的过程中,人为因素较大且工序繁杂。为快速量取船舶型值、采用型值快速化三维建模,给出一种快速、高效的船舶建模设计方法。[方法]基于CAD与CATIA平台,运用面向用户的VB和Java语言,通过自动化接口连接CAD与CATIA模块对二者进行联合二次开发,以量取船舶各型线型值并转换为三维坐标点,快速建立三维型线,生成船体曲面。通过2个算例,验证二次开发程序的效率及可靠性。[结果]结果表明,所编写的二次开发程序可在CAD中将二维型线快速转化为三维型值点,并在CATIA中创建横剖线、纵剖线及半宽水线,实现了快速三维建模的功能。[结论]从2种不同船型的绘制结果可见,使用多平台协同设计技术具有多阶段建模、关联模型的技术特点,可以提高模型质量和绘制效率,极大地方便了用户使用。

基于抗冰性能的极地船舶首部优化设计研究

船舶的参数化建模理论在船舶性能优化中起主要作用。为使破冰船的抗冰性能达到最优,本文对海冰的特性进行研究,选取合适的海冰物性参数,参数化构建破冰船首部形式,基于结构规范完成目标函数评估,通过智能优化算法建立优化模型。利用参数化建模方法,可以在保证首部光顺的前提下进行自由变形,提高破冰船的抗冰性能,最终得到极地船舶首部的最优设计方案。本文将船舶抗冰性能评估与最优化理论有效地耦合到船舶型线优化设计之中,建立以性能驱动设计的船型逆向设计新模式,为极地船舶型线优化设计研究提供了一定的理论指导与参考价值。

基于实冰况的船首抗冰强度优化设计

为了加强极地船舶船首强度,对极地航线冰况进行研究,提取真实极地航线的海冰数据,建立船舶航行冰况频谱表。对船舶首部采用构型全参数化设计,可保证在首部光顺的前提下进行自由变形。评估函数引入多目标线性规划思想,通过智能优化算法建立优化模型,最终建立极地船舶航行多冰况抗冰性能总收益最优的船舶型线优化设计方法。文中方法可对极地特定航线下的船首抗冰强度起到较好的优化作用。