【摘 要】
:
当今,随着对高性能船舶各方面性能越来越高的要求,越来越多的武器装备、机械设备要布置在战舰上,对于常规的单体船而言,为了增大舱容,在保证船长和型深不变的情况下,只能增加船宽,但这也同时极大的增大了船舶阻力,为了保证战舰依旧具有良好的快速性,这势必大大增加燃油的消耗,所以考虑对传统船型进行改进和创新。为了保证增大舱容和甲板面积,同时又能保证具有良好的快速性和较低的能耗,相较于传统的单体船,三体船在稳性
论文部分内容阅读
当今,随着对高性能船舶各方面性能越来越高的要求,越来越多的武器装备、机械设备要布置在战舰上,对于常规的单体船而言,为了增大舱容,在保证船长和型深不变的情况下,只能增加船宽,但这也同时极大的增大了船舶阻力,为了保证战舰依旧具有良好的快速性,这势必大大增加燃油的消耗,所以考虑对传统船型进行改进和创新。为了保证增大舱容和甲板面积,同时又能保证具有良好的快速性和较低的能耗,相较于传统的单体船,三体船在稳性、快速性、抗沉性、耐波性和总布置方案设计等方面都有着更为明显的优势。本文围绕三体船船型各片体中间的间距和片体前后相对位置变化对整体船型方案的快速性能的影响展开研究。建立了覆盖整体可行设计空间的各种典型设计参数组合的设计方案样本点,对针对所有样本点方案,利用水动力学模拟软件,对设计船型的航行快速性进行数值模拟,获得样本点后建立神经网络,并利用样本点数据集训练神经网络模型,进而可以利用网络模型来预报设计空间内所有可行设计方案的快速性能。该结果对于船型设计初期设计参数反复论证,以及实船航行中如果片体间距可调时,实时给出片体间距调节的决策建议,以获得最好的航行性能。本文具体研究内容有:1.基于DT’MB 5415船型,在傅氏数Fr=0.28时,分析CFD数值模拟的网格划分的影响因素对计算精度与效率的影响,将船模试验结果与数值模拟结果相比对,找寻最适合本文船型计算模拟的流域因素组合,并将最优网格应用于下章节三体船的数值模拟。2.基于某高速战舰,提出区别于传统三体船的新型三体船,利用前文创建的最优网格及参数设置,在STAR-CCM+平台模拟计算Fr-0.1-0.6范围内,15种不同侧体布置状态下的阻力性能,分析侧体的位置布局对高速三体船快速性的影响,并得到了一些有意义的结论。3.BP神经网络的样本为CFD的计算结果,用训练后的最优网络,预测不同Fr、不同侧体纵、横向布置,所对应的最小阻力值,为建造可随航速的变化而实时改变侧体位置布局,以保证最小阻力值,提高三体船快速性提供了可能。与传统CFD数值模拟计算相比,BP网络既满足精度要求,又极大缩短计算时间,同样适合大规模的预测计算,具有一定工程实际应用意义。
其他文献
螺旋桨的设计过程由于时间和成本的限制,在多目标的评价和诸多限制的情况下,难以寻找到设计空间内的最优方案。然而在优化算法的引导下,使用自动优化的方法可以用大量的设计方案填充设计空间。同时工程规范中的约束、结构所受应力状况这些方面的约束以及性能在很多优化设计中经常被忽视,但却是设计师必须要考虑的因素。所以本文旨在提出一种基于流固耦合计算方法的螺旋桨自动优化设计方法。该螺旋桨自动优化方法将螺旋桨的参数化
水上起飞滑行阶段关系到地效翼船自身功率储备、结构强度和起飞稳定性等问题,工程上常要求地效翼船能尽量缩短起飞距离,以实现快速离水起飞。为实现该目的,一种可行的方法是在地效翼船机翼前部加装首推进器。目前,对于首推进器作用下地效翼气动性能数值模拟较少,因此对该内容进行相应研究十分必要。同时,目前对地效翼船起飞性能尚无一种快速便捷的工程估算方法,提出这样一种方法对于地效翼船起飞性能初步分析有着重要意义。利
超空泡能减小水下航行体的湿面积从而降低航行体的阻力提高航行体的运动速度因而受到各国学者的广泛关注。空泡的形态和演化机理与水下超空泡航行体的水动力特性有极强的关联性,通气参数,环境扰动以及航行体的攻角都会对空泡演化产生影响,同时空泡演化的非定常流动会产生复杂的流噪声,影响水下超空泡航行体声自导能力以及隐蔽性,因而对空泡流场的演化及流噪声特性都是亟须研究的科学问题。本文采用数值模拟的方法,结合理论分析
畸形波作为一种强非线性波浪,对海洋工程结构物的危害极大。由于近几十年来,畸形波引起的海上事故越来越多,其受到的关注度也越来越高。目前,国内外学者已对畸形波的生成机理、生成模型以及其与简单结构物相互作用等方面做了大量的工作,本文在已有的研究进展上,进一步研究其对三维平板的砰击作用以及对船舶的砰击作用。本文首先建立了波浪数值水槽,并成功实现了线性规则波、五阶Stokes波和畸形波的模拟。在实现波浪数值
寒区海洋平台每年冬季都会受到海冰作用从而发生严重的冰激振动问题。冰振危害的监测与分析方法是保障冰区现役抗冰平台安全作业和降低冰振危害损失的重要研究内容。本文围绕寒区海洋平台结构健康监测问题,针对寒区海洋平台冰振响应监测方法、损伤识别以及冰振风险预测方法开展了研究,主要工作如下:首先针对寒区海洋平台冰振响应监测方法,给出结合冰振响应特点和模态置信度准则(MAC)的传感器优化布置方法,运用动态惯性权重
本文的船舶多甲板舱室布局是指在给定一定数量的甲板上进行舱室的划分布局,即在给定的甲板区域上按照一定的布局规则及约束条件布置一定数量的舱室、通道和楼梯。船舶在进行总布置设计时,往往需要反复地修改设计方案从而逐步达到设计要求,这一过程存在大量时间的浪费。因此,本文探究船舶舱室智能布局方法,旨在提高船舶设计效率、缩短船舶设计周期以及减少人工成本的损耗。在对多层甲板进行舱室布局时,首先需要将舱室分配到各层
半椭圆表面裂纹是船舶与海洋工程结构中十分常见的缺陷形式,长期在海上受交变载荷的作用,表面裂纹会逐步扩展直至断裂,表面裂纹的存在对结构安全性构成极大的威胁。因此,对于含表面裂纹结构的疲劳寿命的预测就显得十分重要,而保证预测准确性的重要前提就是对表征裂纹周边应力情况的参数——应力强度因子(SIF)的有效计算。权函数法(WFM)是一种计算应力强度因子的有效方法。本文在现有表面裂纹二维权函数表达式的基础上
随着我国造船业的国际订单占有量不断提高,对提升船舶设计技术的需求也不断增加,而作为船舶设计的重要部分,提升船体结构设计效率及质量成为重点。本文将知识引入船体结构设计中,提出了一种结合了船体结构设计建模、直接计算及优化计算的船体结构的优化设计方法。首先介绍了基于知识的船体结构设计建模方法,并对几何模型到有限元模型的参数传递及模型简化进行了研究。以有限元模型为基础,建立了集成直接计算软件的船体结构优化
裂纹尖端张口位移(CTOD)是评价含裂纹构件是否发生裂纹扩展的重要参数之一,目前大部分学者对CTOD的研究大多集中于二维平面应变状态,对于考虑厚度效应对CTOD的影响研究较少,这必然导致最终结果与实际尺寸相比存在一定误差。因此,有必要对三维结构裂纹尖端张口位移进行量化研究。本文以中心穿透裂纹的有限厚度板为研究对象,采用有限元技术,建立了考虑厚度效应的CTOD量化模型,为疲劳裂纹扩展和断裂评估提供依
在船舶领域应用铝合金,主要是借助其良好的抗腐蚀性以及焊接性好、强度高、重量轻的特点,可以应对航海中的各类复杂环境。因此,在造船业中铝合金具有很多应用和发展。电弧增材制造是以电弧为热源,以氩气等惰性气体作为保护气体,在电弧加热过程中不断熔化丝材,以堆积的方式将丝材沿规划路径逐层堆积成金属结构件。电弧增材制造技术具有制造成本低,制造效率高,材料利用率高等特点。首先,本文采用钨极气体保护焊技术,以ER5