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集装箱船实海域能效设计指数及耐波性多目标优化
| 论文题名： | 集装箱船实海域能效设计指数及耐波性多目标优化 |
| 关键词： | 集装箱船;船舶阻力;耐波性能;能效设计;失速系数 |
| 摘要： | 近年来，海上环境委员会（MEPC59）已陆续通过“新船能效设计指数（EEDI）计算方法临时导则”以及“能效运营指标（EEOI）自愿应用导则”。船舶节能减排和高新船舶智能设计也逐渐成为行业内的研究热点与诉求。本文采用数值计算方法综合评估了集装箱船在实海域航行下的阻力性能与耐波性能。研究以3100TEU集装箱船为计算对象，运用k-epsilon湍流模式下的雷诺时均N-S方程、势流理论Rankine源法与边界层动量积分求得船体摩擦阻力、兴波阻力及粘压阻力各成分。此外，通过三维面元法和长期预报理论可以得到实海域船舶运动响应、耐波性指数。为计及实海域风浪增阻，采用有限体积法和成分分离模型计算船舶风阻系数，并通过敞开式风阻实验进行了交叉验证。而波浪增阻则基于面元法结果，采用直接压力积分获得二阶波浪漂移力。最终获得实海域中船舶总阻力以及失速系数等结果。 在此基础上，以工程辅助软件 Isight为优化平台，考虑实际航区风浪增阻，建立了以船舶能效设计指数EEDI、船体运动响应以及耐波性参数为优化目标的多目标水动力优化系统。平台采用径向基函数实现参数建模与型线变换，以NSGA-II非支配排序的多目标优化算法对船体型线以及集装箱上层布置进行设计优化。该系统考虑集装箱船实际航行线路及船机桨特性，更为全面地评估并优化了船舶实海域下的阻力性能和耐波性能。研究结果表明，通过型线变换得到的新船型及优化后的集装箱布置方案可以使原集装箱船水动力性能得到一定的优化。该方法可为集装箱船设计及水动力优化提供一定的参考借鉴。 |
| 作者： | 罗少泽 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马宁;顾解忡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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