基于全参数化建模的渔船多航速船型优化

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近几年世界各国的海洋渔业迅速发展,使得渔船的需求量逐渐增加,一直以来,绿色清洁的新型渔船是船舶行业所追求的目标。为了缩短捕捞作业的周期以及减少渔船的能源消耗,渔船的阻力性能成为船舶设计者重点关注的问题。船舶的航行状态是多变的,尤其渔船,通常在多个航速下航行,单独以设计航速下的阻力为优化目标已不能满足船舶在整个航行阶段都能达到绿色节能的要求。为此,本文针对渔船多航速下的阻力性能,对渔船的参数化船型自动优化设计方法和船型方案综合评价展开分析和研究。本文的主要研究内容如下:首先,构建渔船的全参数化模型。根据渔船的船型特征,确立用于构建全参数化模型的特征参数及曲线,根据特征参数及特征曲线,在CAESES平台构建渔船的全参数化模型,并验证全参数化模型的可行性和建模精度。该全参数化模型为后续的船型几何变换奠定了基础。其次,基于CFD数值模拟计算方法预报渔船全参数化模型的总阻力响应值,将所采用的数值计算方法应用到KCS标准船模的阻力预报中,验证所用的数值计算方法具有可行性,因为船舶阻力性能数值计算的准确性对船型优化至关重要。然后,以渔船不同航速下的总阻力值为优化目标,选择合适的优化设计变量,设置约束条件,建立多目标船型优化设计模型,通过构建的渔船参数化船型自动优化设计系统,完成渔船多航速阻力性能优化,并对获得的优化船型方案进行分析和讨论。最后,对优化船型解集进行博弈论–TOPSIS综合评价及优选。选择优化船型解集和原始渔船为船型评价方案,建立博弈论–TOPSIS船型性能综合评价模型,对渔船的阻力性能进行综合评价;通过计算各评价方案的相对贴近度优选出阻力性能最佳的船型方案,将最优船型与原始渔船进行对比,阻力性能得到较大改善。综上,本文以渔船多航速阻力性能为目标,进行参数化船型优化设计研究,给出了渔船的全参数化建模方法、渔船参数化船型自动优化设计系统的构建方法、以及渔船阻力性能博弈论–TOPSIS综合评价方法,进行了渔船最小阻力船型自动优化设计和船型方案优选,最后选出阻力性能降幅较大的最优船型,减阻效果明显,验证了本文的船型优化设计方法和船型性能综合评价方法具有一定的工程适用性,为渔船以及其他船型的多航速船型优化设计提供了借鉴和指导。
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