基于CFD的沿海客船型线优化设计文献综述
2020-04-26 11:52:00
船体的型线设计包含于船舶总体设计,是其重要内容之一。型线的设计水平和能力对船舶综合航行性能和经济效益都有着极为重要的影响。
现阶段来看,国内外常用的船型设计方法为母型船改造方法,按照规律对型线加以改造所得,后建立船模进行系列试验,验证是否符合要求。由这一系列流程得出的方案一般只是满足设计技术指标的可行方案而非最优方案。
相较于母性船型线改造以及船模系列试验这类传统设计模式,若能将CFD充分应用,全面融入设计进程,就能大大缩短设计周期,减少大量模型试验。跳出依赖母型船资料和设计师经验的束缚,由经验型造船模式转换为基于知识的智能化船型优化设计模式。
随着几十年来计算机技术的进步和数学计算软件的普及,计算流体力学CFD得到了充分发展。上世纪90年代末,基于CFD的船型优化设计方法概念被提出,优化框架同样建立起来。基于CFD的船型优化设计技术将前提两者结合,形成一种基于知识模式的智能化船型优化设计体系,是船型优化问题的历史性的一步,为船型优化和创新船舶研发提供了技术基础。
国内在这一领域的理论研究与国外相差不大,但CFD的软件化程度,以及在工程应用的深度和广度方面与发达国家存在较大的差距。尤其以船舶工程领域中CFD工具和最优化技术的系统应用还远远不足。开展的研究也大多借助于商业优化平台,关键技术上并未有多少研究。并且优化目标多以单目标优化为主,且集中于阻力性能优化,在耐波性、操纵性等方面研究较少,整体技术基本还处于跟踪、探索阶段。而国外已经初步建立了基于CFD的船型优化框架,并在关键技术上取得了重大突破,开始迈入工程实用化。
发展以CFD为基础的船型优化设计,是时代发展的趋势。而这项技术也是将各学科综合应用的极好体现,主要涉及最优化理论、CAD 技术、CFD 技术、流体动力学等多个学科,是一项复杂的、综合的、集成性很强的系统工程。理想状态下,由CFD为基础设计的型线方案在综合性能上应比传统方式更为可靠而精确,对缩短船舶设计周期和提高经济效益都有所帮助。推动这项技术的发展,使船舶设计从传统经验模式像知识化模式迈进,是未来应着重研究的方向。
{title}2. 研究的基本内容与方案
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主要内容:
1.沿海客船的参数化建模
船型的参数化建模是进行CFD优化的基础。因此,如何用较少的参数实现船的曲面建模是研究的关键。