1、目的及意义

1.1背景

内河船船体型线设计是船舶总体设计中十分关键的一部分，很大程度上决定了船舶的各项性能，对船舶最终的经济性有很大影响。而现有技术手段主要依赖于对母型船的改造，依据船东提出的各项要求确定最终方案。这种方式问题在于依靠经验公式，准确度低且工作量大，最明显弊端表现为只是做到了符合船东要求，并非最优设计，这于经济性最大化要求相违背，明显不符合当今时代潮流，急需一种更为精准，现代化的船体型线设计优化方案。

1.2目的

将CFD船型优化技术应用到内河船上，建立一套完整且相对成熟的针对内河船的型线优化方案。

1.3意义

这将有利于提高内河船船型优化的效率，降低此过程中的人力成本。将传统设计方案中的“次优”提高到“最优”，直接提高船体各项性能，节省物料成本。总体来说对整个船舶生命周期中的经济性能有很大提高。

1.4国内外研究现状

在基于CFD船型优化方面，国内尚没有太多研究，在内河船上的应用更是少之又少。此方面研究主要集中在意大利，日本，德国等国家。总体上来看，

这些研究工作均按照设计分析集成化、一体化的主线发展，其思路可用下面的流程图来表示：

下面分别对其研究情况进行简要介绍：

意大利罗马水池的Peri.D教授课题组主要完成了下面几方面的工作:

(1)建立了基于CAD/CFD船型设计优化的框架,并对优化结果进行了模型试验验证;

(2)基于Bezier曲面,开发扰动面法对船型的表面进行数学描述;

(3)利用多学科设计优化方法求解阻力和耐波两专业的三目标优化问题;

(4)应用试验设计技术及近似技术对多目标优化问题进行了求解,有效解决了CFD计算及优化时间长等问题。

日本东京大学的Yusuke Tahara教授课题组做了下面几方面的工作:

(1)采用目前较为流行的船舶CAD软件NAPA进行参数化几何建模;

(2)CFD数值计算工具采用FLOWPACK软件,并利用该软件完成了相关性能的计算;

(3)自行开发集成优化平台,在该平台上完成了集装箱船的球首优化。

德国柏林理工大学的教授课题组主要完成了下面几方面的工作:

(1)对船型特征进行分析,进行了参数化几何建模,并开发一套商CAD软件Frendship;

(2)进行水动力分析,主要考虑了耐波性能及静水中阻力,并分别应用了两套数值求解软件;

(3)在FRONTIER集成优化平台上对CAD和CFD进行了集成,完成了多学科多目标的优化设计工作。