Fuel efficiency optimization of tanker with focus on hull parameters

Fuel efficiency optimization is of crucial importance in industries.Marine transportation industry is no exception.Multi-disciplinary optimization is a branch of engineering which uses optimization methods for solving problems in which the objective function is simultaneously affected by several different factors.As one of the tools for this type of optimization,genetic algorithm has a high quality and validity.The objective of the present study is to optimize fuel efficiency in tankers.All presented equations and conditions are valid for tankers.Fuel consumption efficiency of tankers is a function of various influential factors.Given the lack of equations for describing and modeling these factors and unavailability of valid performance database for inferring the equations as well as the lack of literature in this field,the preset study includes five optimizing factors affecting the fuel consumption efficiency of a tanker in genetic algorithm by using the genetic algorithm toolbox of MATLAB software package.

基于NAPA Steel的船体结构参数化建模研究

将参数化技术应用到设计领域,从而提高设计效率.在船舶设计领域,由于产品的复杂性,参数化设计的研究有较大的难度,通常是依托相应的专业软件为平台来进行研究的.文中借助NAPASteel为软件平台,进行了三维船体结构参数化设计的研究,通过参数优化可大大提高船体结构的设计效率.

基于Patran的船体建模方法

对船体结构进行CAE分析时,由于其复杂性,建模过程非常繁琐,效率极低且易出错.寻求一种快速的船舶有限元建模方法一直是船舶设计工作者努力的课题.介绍一种基于Patran的船体建模方法,使用参数化批处理操作,大大缩短建模时间,提高建模效率.

基于参数化方法的船体分段吊装快速有限元分析技术

为了提高分段吊装工艺结构强度的计算效率,将参数化思想应用于分段吊装方案的有限元分析中.首先采用结构参数化方法快速建立各种分段结构的有限元模型, 然后对眼板、吊绳、工况等3类吊装工艺信息进行参数化处理并提出了针对不同吊装工艺的快捷仿真方法. 最后实现了基于参数化分析方法的典型双层底分段的平吊和翻身的结构强度分析.经过实例验证该参数化方法避免了大量重复性工作,有效地提高了分段吊装有限元建模和强度计算的效率.

基于横向函数法的船体型线设计方法

船体型线设计是船舶设计过程中的重要环节.在对各种现有的基于数学船型表达的型线设计方法进行优缺点比较的基础上,提出了基于横向函数法的船体型线设计方法,即先用数学函数表达纵剖线,然后沿宽度方向将变化的纵剖线的参数表达为横向的函数关系,并举例对该方法的实用性及局限性进行了分析.经研究认为可以使用横向函数法解决型线设计中的某些特殊问题,如不对称船型和破损船型,将其与现有方法配合使用可以更好地进行型线设计.

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。

轻量化NURBS船体曲面自行设计垂向参数化方法

[目的]当前常规的船体曲面设计局限于现有母型船设计空间,并且不能以足够少的参数驱动生成设计船型。为了解决上述问题,[方法]将吃水函数与NURBS方法相结合,提出船舶自行设计垂向参数化方法。以船体水线为基本设计单元,以平底线、设计水线、首尾轮廓线、平边线及最大横剖线为特征约束,以特征参数对应的吃水函数值为设计目标,建立水线逼近模型。可应用进化算法对该逼近模型进行求解,最后通过蒙皮法生成船体曲面。[结果]相关特征线的设计实例表明了该方法的实用性和先进性。[结论]应用该方法可以通过尽可能少的数据量完成船体曲面设计,且更适用于新船型的自行设计。

基于特征替换的船体结构批量参数化建模方法

船体结构中大量相同、相似并且有依附结构的构件,建模时存在重复操作多、工作量大、构件轮廓与其依附结构难以自动随形变化及建模效率低下等特点。基于此,提出一种基于特征替换的船体结构批量参数化建模方法。基于NX开发平台,设计考虑船体结构特征的参数化草图模板,通过开发的特征识别与特征替换算法,确保新建的船体构件轮廓与其依附结构自动随形变化,实现构件的批量自动化建模。最后,对几类主要的船体构件进行测试,实现批量自动化建模,建模效率有明显提升。

半参数化船体曲面建模

采用参数化建模,可以将建模的全过程记录下来,有利于在曲面设计过程中进行快速迭代。半参数化则可在降低一定设计自由度的情况下,提升设计效率。基于犀牛的Grasshopper插件,探索实现船体曲面建模的半参数化建模流程,曲面质量检查与提升等技术。

基于生死单元技术与参数化设计的移动质量作用下船体及浮桥的振动特性研究

为研究快速移动质量作用下的浮桥或航母甲板的振动特性,基于生死单元技术及参数化设计方法,应用ANSYS Parameter Design Language(APDL)计算分析快速移动质量作用下单跨梁的动力响应,并基于计算结果对梁的动力响应及安全性进行分析和评估。结果表明,快速移动质量作用下的浮桥或甲板的动力响应与固定质量作用下的动力响应明显不同。

基于综合裕度的AUV环肋圆柱壳多目标优化设计

针对自主水下机器人耐压壳体结构多目标优化设计问题,首先构建环肋圆柱壳整体参数化有限元初始模型,计算非线性临界屈曲载荷,以该值与一阶特征值屈曲载荷之比作为折减因子。然后基于折减因子法建立临界载荷裕度,以综合应力裕度、临界载荷裕度和质量为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法对模型在耐压和起吊工况下进行优化计算,基于博弈组合赋权-TOPSIS排序法得到最优设计尺寸。分析结果表明,优化后各裕度均有减小,壳体重量减轻,材料得到充分利用。最后进行了耐压壳体起吊、压力测试和海上试验,验证了建模及优化方法的有效性。

参数化船型重构和智能优化及其应用

利用参数建立某型化学品船几何模型,针对参数、优化方法及计算工况的选取对优化结果的影响进行分析,确定优化方案,开展多航速变吃水的参数化优化.结合各个不同吃水及不同航速下的优化结果,基于RBF(径向基函数)代理模型生成各个吃水、航速下的响应面,进而完成多个航速下、不同吃水目标函数构建,最终采取NSGAII算法开展多目标优化研究.结果表明:基于不同吃水及航速的工况生成的优化数据结果,利用RBF代理模型对开展响应面模型的构建,对各工况下生成的响应面进行误差分析,均方根误差均小于0.2,且决定系数均大于0.9,满足精度要求;提取优化结果,利用代理模型建立响应面,可以对多个航速下,以不同吃水为因变量进行多目标优化.

水下航行器耐压壳体参数化设计优化

为提高水下航行器耐压壳体结构设计效率,研究了基于参数化分析和响应面近似模型的耐压壳体结构优化设计方法.确定某型水下航行器的耐压壳体结构5个尺寸为优化设计变量,应用薄壳理论和CCS规范进行了初步设计并确定了优化变量可行域,采用最优拉丁超立方法(Opt LHD)在可行域空间内确定设计试验样本点,研究了ABAQUS参数化驱动样本点的方法,建立了极限载荷的二阶多项式响应面模型.以极限载荷和壳体质量为优化目标,利用二代非劣排序遗传算法进行耐压壳体的多目标优化求解,得到Pareto最优解集.最终优化结果较初步设计结构极限载荷提高41.68%,壳体质量降低27.26%.参数化方法能够简化优化过程,提高优化效率,为水下航行器结构优化设计提供了借鉴.

水面舰船的数学船型

利用近似理论，提出船型曲线的带有形状因子的指数函数近似，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．技术利用舰船主尺度获得舰船初始船型，有助于舰船的概要设计和利用多学科设计优化技术．实例验证了方法的有效性．