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基于CFD的内河7500吨双尾鳍散货船多工况型线优化研究
| 论文题名： | 基于CFD的内河7500吨双尾鳍散货船多工况型线优化研究 |
| 关键词： | 散货船;船型优化;双尾鳍;敏感度分析;CFD软件 |
| 摘要： | 我国水域辽阔、河流众多，特别是长江航道有着黄金水道之称。但目前航行于长江航道的船舶种类繁多，性能质量参差不齐，极大的限制了航道运输的能力，因此需要一种适应内河航道特点，同时具有优良性能的船型来开发出长江航道的航运潜力。同时随着国际海事组织推出了新船能效设计指数（EnergyEfficiencyDesignIndex，EEDI）以及中国船级社推出了《绿色船舶规范》，这些相关的规定和规范都对新造船舶的能耗水平给出了更高的要求。这些都极大的促进了节能船型的研究以及节能技术的发展。 双尾船型作为一种性能较为优良的船型早已被广泛的研究及建造使用[1]，其具有阻力性能优良、推进效率高、操纵性好、尾部下沉小、船体震动小等特点，非常适合内河受限航道。本文将一艘7500吨级长江双尾鳍散货船作为重点研究对象，利用全参数化建模软件CAESES以及相关优化方法对该船展开多种工况下的船型参数敏感度分析以及型线优化研究，并进行了模型试验验证。论文的主要工作如下： 1）利用CAESES软件对母型船进行全参数化建模，介绍了CAESES建模的基本原理和流程，并对建模过程中所用的特征曲线以及特征参数进行介绍和分析，最后验证了几何建模的精度。 2）利用CFD软件STAR-CCM+对母型船进行数值模拟，以得到母型船的总阻力值以及艉部桨盘面处流场的轴向速度分布情况。同时对母型船进行了船模阻力试验，经过对比，阻力误差均在2%以内，证明了CFD数值模拟的可靠性。 3）利用均匀实验设计方法，针对每种工况在设计空间内选取120个样本点，并对样本点进行CFD数值模拟，以得到每个样本点的总阻力及艉部流场均匀度指标。以这些样本集为基础，采用kriging方法构建了近似模型，并用多种不同的精度验证方法验证了该近似模型的精度，证明了近似模型的准确度与可靠性。 4）以近似模型为基础，利用本团队改进的SOBOL方法对优化参数进行了敏感度分析，将各参数对总阻力及艉部流场均匀度指标的影响量化为主效应与总效应，并进行了分析。 5）最后，利用CAESES软件中的优化模块，将近似模型与NSGA-Ⅱ算法结合，采用两种方式进行了船型参数的优化研究，最终选取四个优化方案并进行了分析对比。本文的工作为内河双尾鳍船型的多工况优化设计提供了参考依据。 |
| 作者： | 闫贺磊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 冯佰威 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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