基于智能优化方法船舶阻力性能优化设计研究

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船舶阻力性能是影响船舶航运的营运成本、能源消耗等问题的重要因素。由于能源问题日益紧张,国家提出的海洋强国战略也对船舶行业提出了更高要求,节能减排、可持续发展成为了当今船舶行业的热点问题。传统模式的船型优化技术,不仅周期长、成本高,也很难得到最佳的船型设计方案。伴随着计算机技术高速发展,将优化算法与水动力数值模拟计算方法相结合,形成的智能优化技术引入到船型优化领域,具有重要的实际意义。因此,本文基于智能优化方法,对船舶阻力性能的优化设计开展了分析研究。针对研究对象,展开全参数化建模研究;运用水动力数值模拟计算方法,验证了阻力计算结果的可靠性;集成参数化几何重构技术、水动力数值模拟计算方法、优化算法,构建船型优化设计系统;进行船型总阻力优化设计研究,获得最佳船型设计方案。本文的研究内容主要包含以下方面。(1)围绕研究对象,进行全参数化建模。分析研究对象的几何特征,确定其特征参数及特征曲线;根据特征参数及曲线,构建船体曲面的全参数化模型。全参数化模型,构建了特征参数及曲线和船体曲面的映射关系。将船型变换转化成了特征参数及曲线的变换,为后续快速的船型变换奠定了基础。(2)本文是对船舶的阻力性能进行优化,总阻力计算结果的准确性尤为重要,是与优化算法相结合的前提条件。基于RANS法对原始船型进行阻力性能预报,并与试验数据进行对比,验证了此预报方法的可靠性。(3)选择适当的设计变量及约束条件,进行船型变换。将水动力数值模拟计算与优化算法相结合,得到总阻力最小的船型设计方案,完成基于智能优化方法的船舶阻力性能优化设计与研究。最终,优化后船型的总阻力与原始船型相比下降了,反映了基于智能优化方法,对船舶阻力性能进行优化设计的高效性与实用性,为船型优化设计提供了全面的、系统的优化方法和思路。
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