【摘 要】
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渔业是海运业中拥有世界上最大船队的行业。根据国际粮农组织的在2016年的统计数据,世界上机动型渔船总数超过290万艘。渔船作为一种重要的捕捞工具,其船型优化越来越受到人们的重视。随着石油价格的上涨,渔船作业成本的增加,远洋渔船出海时间较长,能耗较大,降低能耗越来越受到关注。在船舶的优化技术发展中,随着船体几何曲面变形技术和CFD（Computation Fluid Dynamics）方法的发展,以
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渔业是海运业中拥有世界上最大船队的行业。根据国际粮农组织的在2016年的统计数据,世界上机动型渔船总数超过290万艘。渔船作为一种重要的捕捞工具,其船型优化越来越受到人们的重视。随着石油价格的上涨,渔船作业成本的增加,远洋渔船出海时间较长,能耗较大,降低能耗越来越受到关注。在船舶的优化技术发展中,随着船体几何曲面变形技术和CFD（Computation Fluid Dynamics）方法的发展,以及优化技术在船舶优化领域的应用,形成了CAD（Computer Aided Design）和CFD相结合的SBD（Simulation Based Design）技术。该技术对一种或多种流体动力学特性进行优化,在给定的设计变量和约束条件下,将CFD技术用于数值模拟,并使用几何重建和优化技术在设计空间中寻找最佳方案。基于SBD技术,本文以一条远洋双甲板拖网渔船为研究对象。为了降低拖网渔船的能耗,利用计算流体力学方法、船体几何变形技术以及优化算法,以降低船舶航行阻力为优化目标,对远洋双甲板拖网渔船进行了船型优化,并对优化前后的船型进行了拖模试验。整个优化过程由CAD-CFD集成平台CAESES执行,阻力由CFD求解器STAR-CCM+模拟。结合远洋双甲板拖网渔船的拖网工况和自由航行工况两种工况,本文的研究内容分为三个部分:（1）在拖网工况下,采用Lackenby方法修改拖网渔船的主船体曲面,分别采用NSGAⅡ算法和Sobol+Tsearch算法两种优化策略,以降低船舶阻力为优化目标,Cp和Xcb的变换百分比为优化变量,船舶排水量为约束条件,对渔船的船型进行优化。（2）在自由航行工况下,以拖网工况优化后的船型为基础,用FFD方法改变球鼻艏,利用NSGAⅡ算法,以降低船舶阻力为优化目标,以球鼻艏的面积比、相对突出长度和相对浸深为优化变量,船舶排水量为约束条件,对拖网渔船船型进行优化。（3）为验证优化结果的可靠性,对优化前后的船型进行了拖曳水池试验,测量优化前后的拖网渔船的航行阻力,对拖曳试验结果与数值模拟结果进行比对性研究。研究结果表明,该优化方法能有效降低远洋双甲板拖网渔船在两种航行条件下的航行阻力,实现节能降耗的目标。
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