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基于CFD的小水线面双体船多目标优化
| 论文题名： | 基于CFD的小水线面双体船多目标优化 |
| 关键词： | 双体船;结构设计;多目标优化;耐波性;响应面 |
| 摘要： | 船舶在海上航行时经常遭遇波浪较大的情况，势必会造成航行困难。这种情况下，传统船型会有较大的摇摆及垂荡，造成舒适性降低等问题，小水线面双体船(SmallWater-plane Area Twin Hull，缩略为SWATH)为改善耐波性应运而生。小水线面双体船由下潜体、水上船体和立柱三部分组成，与单体船相比，具有兴波阻力小、耐波性好、甲板面积大等特点。 SWATH的设计方法相对于传统船舶设计尚不够成熟，因此可以对SWATH进行船型优化。传统多目标优化过程中容易陷入局部最优解且互相难以协调，直接使用CFD软件进行优化又比较耗时。因此本文选用响应面技术，响应面之类的代理模型技术可以在保证一定精度的前提下构建一个计算量相对较小的数学模型，依托该技术进行优化可大幅度提高优化计算效率，降低计算成本。本文结合CFD软件STAR-CCM+对一艘小水线面双体船进行关于阻力、操纵性、横稳性、纵稳性及耐波性进行多目标优化。 本文以一艘小水线面双体船为研究对象，通过中心复合设计，用下潜体长(l)、下潜体半宽(r)、立柱半宽（k）和片体间距（d)四个参数为设计变量对其进行参数化设计得到有代表性的模型。在对数值计算方法的可靠性进行验证之后，应用水动力分析软件STAR-CCM+对船舶进行几何模型的建立、网格划分以及数值计算，对计算结果进行响应面分析，得到船舶阻力与各主尺度之间的关系，并用遗传算法进行单目标优化。用同样的方法对操纵性进行分析，得到主尺度与相对回转直径之间的数量关系，进行单目标优化。应用船舶设计软件Maxsurf对横稳性和纵稳性进行优化，针对耐波性对最大纵摇角进行计算，结合遗传算法对其进行优化。 最终通过权重系数法和遗传算法相结合，并依托已有的响应面模型对五个子系统进行综合性分析，得到具有综合性能最优的主尺度的船型，达到多目标优化的目的。 |
| 作者： | 冯萌萌 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 周力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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