三尾船型参数化建模及型线优化设计

文中以某型三尾船为研究对象,采用CAESES软件进行全参数化建模,通过改变控制船体曲面的设计变量,基于布置约束以及静水力约束以三尾船的总阻力作为优化目标,对其首尾型线进行优化.结果表明:该船型在设计航速下的总阻力得到了有效降低.

豪华邮轮全船线型优化及截流板设计

为了降低航行阻力,满足豪华邮轮营运经济性的需求,对某8万总吨级豪华邮轮进行了基于阻力性能的全船线型优化及截流板设计。首先,结合CAESES的半参数化变形和SHIPFLOW的势流计算方法,针对目标船进行了兴波阻力最小化的线型优化,再对典型优化方案采用STAR-CCM+计算粘流总阻力,评估优化效果;其次,针对优化的船型方案进行了截流板的设计,进一步降低船型总阻力;最后,通过模型试验验证优化效果。试验结果显示,优化线型安装优选截流板后相对于原型实船有效功率下降了7.8%,证明了所采用的豪华邮轮线型优化和截流板设计方法的可行性。

落锤碰撞载荷下船体板架结构动态力学性能

为研究落锤碰撞冲击下船体板架的动态力学性能,针对2类桁材间距的板架结构设计开展不同撞击速度下碰撞冲击试验。与此同时,为准确开展碰撞问题的数值仿真,进行了不同应变率下的材料静、动态拉伸试验,拟合得到船用高强钢的Cowper-Symonds模型参数并作为仿真输入,得到的落锤仿真结果与试验吻合较好。结果表明,减小桁材间距可有效增加结构刚度,降低最大撞深,但会产生较大的破口。在此基础上,系统分析讨论了桁材间距、锤头宽度对板架动态响应的影响,并给出了较优的桁材间距与锤头宽度之间的比例范围。研究结果对船体结构设计与船舶耐撞性评估具有一定指导意义。

潜艇阻力与流场的数值模拟与验证及艇型的数值优化研究

采用求解RANS方程的数值计算方法,结合k-着、RNGk-着与k-棕三种湍流模型,预报了数值方法验证研究用美国DARPA潜艇模型SUBOFF与CSSRC潜艇模型SM-x的阻力与尾流场,并将计算结果与试验结果进行了对比和分析,验证了数值方法的可靠性。然后,利用数值计算手段,对6条潜艇模型的尾流场进行了比较分析,选出了一条桨盘面不均匀度系数最优的艇型,并对指挥台围壳与尾翼进行了加设弧形填角(填角与附体一体化)的设计,数值预报了填角对于尾流场的影响,从涡量角度探讨了填角处的流动机理,结果表明填角能够改善桨盘面的入流品质。对于“木”字型尾翼的尾流场也进行了数值模拟分析。数值优化手段的可行性得到了验证。

三体船船型分析及兴波干扰的模型试验研究

以本文设计的高速三体船型线为研究对象,分析了三体船船型的特点。应用均匀设计法进行了三体船兴波干扰的模型试验研究,依据试验结果分析了片体位置对三体船兴波干扰的影响,比较了同用途三体船与单体船的阻力性能,并讨论了多体船快速性试验结果的换算问题。

用逼近目标规划模型进行潜艇耐压船体最佳设计

本文把最大限度地发挥结构最佳尺度和材料最优性能作为潜艇结构优化设计的第一追逐目标,运用目标规划模型,建立单目标非线性约束优化的目标规划模型,求解连续与离散混合变量的最优解,并全部圆整到规格化变量,最后获得规格化设计变量关于满应力设计和耐压船体较轻重量的相对有效解。

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。

航天测量船船体变形的数据处理

为了克服船体变形对航天测量船船载设备外测数据的影响，需对船载设备外测数据进行船体变形修正，为此建立了船体变形修正数学模型。从航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素入手，建立变形测量坐标系，讨论变形测量角与欧拉角的关系，详细推导了船体变形数据处理计算公式，给出了变形数据处理的数学模型。工程应用结果表明：船体变形对飞行器初轨半长轴α的影响比较大，对于近地近圆轨道，影响值是几百米的量级，最大达到800900m，而对于大椭圆轨道，影响值则达20km，经船体变形修正后可以消除这项影响。建立的变形修正数学模型反映了船体变形的客观规律，能有效消除船体变形对船载设备外测数据的影响，提高测量船外测数据处理的精度。

五体船型的阻力性能试验

通过试验途径研究了五体船的阻力性能特性,以及五体船后侧体型线形式、位置改变、对称形式、排水量改变、长宽比改变对阻力的影响.结果表明:侧体应该选用艉部过渡平缓的型线;后侧体靠近主体艉部位置较优;采用不对称后侧体的情况不能降低总阻力;减小后侧体排水量能有效降低总阻力;试验中后侧体长宽比的变化对总阻力没有明显影响;前侧体有静水吃水时增加了阻力;五体船型阻力性能大大优于单体船型.

基于NAPA的船舶结构设计方法研究

以NAPA软件为平台,以某散货船为例,通过对一般构件、肘板、开口的表格化建模方法、图形输出方法和剖面特性输出方法的研究,将三维设计概念引入到船舶结构设计中,进一步阐述了现代结构设计方法,并与传统结构设计方法相比较,发现结构设计效率大大提高。

三维船体库系统研究

建立三维船体库系统是解决船体快速建模的最好途径。在对系统功能进行总体分析的基础上,采用SQL Server 2000建立了系统数据库,以Visual Basic 6.0为开发工具,设计了系统管理模块;以船舶设计软件MAXSURF为支撑平台进行二次开发,设计了船体母型变换模块。研究结果表明,利用三维船体库系统可以快速地生成船体模型,加速设计进程。

潜艇主艇体三维粘性流场数值计算方法研究

采用不同的湍流模型、边界条件对SUBOFF模型主艇体的七种网格模型进行了三维粘性流场数值模拟。将计算所得的艇体表面的压力系数和壁面剪应力系数沿艇长的分布与有关文献的试验结果进行了比较,并以曲线的形式展现出来。分析了湍流模型、边界条件和y+值范围对潜艇主艇体三维粘性流场数值计算结果的影响。

内河重载甲板驳船船体极限强度的试验与理论分析

以 8 0 0 t级内河重载甲板驳船体梁为对象 ,进行了总纵极限强度试验与理论分析 .介绍了模型设计的相似分析及极限强度试验 ,得出了相应的载荷 -应变和载荷 -挠度关系 ,确定了该甲板驳相似模型的极限强度的实验值 .应用逐步崩溃法进行了船体梁总纵极限强度的理论分析 ,并开发了相应的计算程序 .通过程序计算 ,得出了与试验值较为一致的结果 。

船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰载荷分析

采用离散元模型对碎冰区浮冰与船舶结构的相互作用进行了数值研究.碎冰由三维圆盘单元构成,并考虑其在海流作用下的浮力、拖曳力和附加质量.船体结构由一系列三角形单元组合构造.通过海冰与船体单元间的接触判断和接触力计算,确定海冰与船体结构之间的相互作用.采用以上离散单元模型对不同冰况(冰速、冰厚、冰块尺寸和密集度)以及航速条件下,海冰对船体的动力作用过程进行了数值分析,对比分析了以上因素对船体冰载荷的影响,可为冰区船舶的安全运行和结构设计提供一定的借鉴作用.

深V形船型对小型军舰快速性能的影响

本文根据500吨级圆舭形快速攻击艇的船长、船宽、排水量、甲板面积和舱内平台面积设计深V形线型。通过各种不同线型特征的深V形船型的模型试验，分析船舯底升角、后体形状和浮心纵向位置对深V形性能的影响，可为深V形线型设计提供依据。

船体曲线曲面的B样条光顺

根据给定的船体型值点 ,以三次非均匀 B样条为光顺函数 ,采用整体光顺方法 ,以应变能最小、曲率变化均匀为准则 ,以控制点为未知量 ,建立最优化问题的约束方程并求解 ,实现船体曲线的光顺。根据曲线的相对曲率线图 ,将优化后的光顺 B样条船体曲线与插值 B样条曲线、传统最小二乘法逼近曲线进行了比较。构造船体曲面 ,以 UV方向上的单参数曲线族或站线、水线、纵剖线方向的截面曲线族为研究对象 ,以曲线族的应变能之和最小为准则 ,进行光顺处理。最后 ,以 NURBS为统一数学表达式 ,根据光顺后得到的控制点网格 ,应用双三次非均匀有理

基于虚拟现实技术的LNG船舶仿真系统

构建LNG船舶数字化三维模型,开发船舶6自由度运动数学模型,模拟各种海况条件下的船舶运动规律;运用海浪建模技术、柔性物体模拟技术实现高逼真度的航行场景模拟;利用LOD技术、遮挡剔除等场景优化方法提高动态场景的绘制效率。仿真结果表明,系统模拟较准确,场景沉浸感较好。

三维设计在船体结构中的应用

在三维空间里设计水面舰艇的船体结构是军船结构设计的发展趋势。介绍船体结构三维设计的构思;三维设计方法与传统二维设计方法的比较;目前三维设计可达到的设计深度。详细论述结构三维设计的研究内容和具体实施方法,揭示三维设计中的关键技术,最后提出舰艇船体结构三维设计的发展构想。

基于参数化子模型的SWATH船典型节点抗疲劳设计

复杂的交变载荷、特殊的结构形式和高强度钢的大量使用使小水线面双体船连接桥结构的疲劳强度问题尤为突出。针对此问题,研究在整船有限元分析的基础上,采用子模型法对SWATH船支柱体高应力集中区域的典型节点进行基于Miner线性累积损伤理论和Weibull分布连续模型的疲劳强度分析。并通过有限元分析软件Ansys及其参数化编译语言APDL建立该典型节点的参数化子模型,结合以表征结构疲劳寿命的累积损伤度和影响疲劳强度的形状和尺寸参数建立的优化模型进行优化设计研究。算例结果表明,该方法能够在提高结构疲劳强度的情况下,提出结构重量较轻的节点形状和尺寸方案,为此类结构的抗疲劳设计提供参考。

基于EFSHD船体三维建模中板架制作技术的研究

船体三维设计软件的使用,使设计人员可利用计算机实现模拟造船,直接发现设计中存在的错误和问题,以便提高设计精度,减少差错。该文以沪东中华造船有限公司开发的EFSHD软件为平台,以8000t江海直达货轮为例进行船体三维建模设计。介绍了船体某分段的平面板架和曲面板架的建模方法,重点分析了船体曲面板架创建功能的多样性、快速性,提出了船体板架三维建模中应注意的几个问题;建模中掌握的一些操作技巧及注意事项可使整个建模过程流畅自如,并可供造船厂在生产中参考应用。