三体船阻力预报与侧体布局的优化

三体船具有一系列突出的优点,它优良的快速性、耐波性和稳性等特点为其应用提供了广阔的前景。侧体布局的设计是优化其性能的关键,为了探究其对阻力性能的影响,本文首先在GAMBIT中创建三体船数值模型,再采用FLUENT软件对其进行数值计算。与船模试验相比,数值计算方法的相对误差小于2%,同时能准确高效地捕捉到自由液面波形等流场数据,为三体船阻力预报提供了一种高效可行的方法。在此基础上改变侧体纵横偏距,计算并分析了25种侧体布局方案的兴波干扰情况和阻力性能,得到了侧体布置在主体兴波波峰中时阻力较大,布置在主体兴波波谷中时阻力较小的结论。最后根据阻力最优原则,确定了侧体的最佳布置区域。不仅揭示了侧体布局对三体船阻力的影响规律,还为三体实船的侧体布局设计提供了新的思路。

基于ISIGHT的三体维护船侧体布局多目标优化研究

运用多学科设计优化平台ISIGHT针对三体维护船阻力性能和耐波性能进行侧体布局多目标优化。首先,将各侧体布局方案的CFD计算结果作为样本点,结合三体维护船的特定工作海况,运用谱分析方法预报不规则波中增阻平均值、总阻力值及纵摇、垂荡运动有义值,建立上述参数随侧体布局变化的近似模型,代替数值计算。然后,以最小化不规则波中总阻力值和纵摇、垂荡运动有义值为优化目标,以侧体纵向位置和横向位置为设计变量,采用设置权重和比例因子的方法确定目标函数,将所建近似模型作为数据库,选用多目标遗传算法NSGA-II进行侧体布局多目标优化。最终,获得阻力性能和耐波性能综合最优的侧体布局方案,从而为海上三体风电维护船的设计和相关船型的性能预报提供参考。