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《武汉理工大学》 2012年
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基于EEDI的集装箱船波浪中船型多学科优化

张文旭  
【摘要】:2008年10月,“新船能效设计指数(EEDI)”的通过为船舶的设计和建造设定了新的能效标准,这一概念的提出也将船舶波浪中的快速性和能效问题推到了前沿。本文针对集装箱船型的优化设计即是着眼于船舶能效,从实际航行出发开展波浪中船舶的阻力、耐波性能研究,探索节能减排的新技术途径。 文章结合IMO关于船舶能效水平计算公式的定义,通过MEPC会议推荐的fw理论计算方法完成了集装箱船波浪中的失速以及典型海况中的能效水平计算分析;细致阐述了波浪增阻的相关概念和产生机理,借助于商用CFD软件和自编程序实现了船舶波浪增阻的计算与验证,对集装箱船型于不规则波中的波浪增阻进行预报分析;基于多学科优化这一先进的设计思想,将波浪增阻以及船舶能效引入已有的船型多学科综合优化系统当中,通过具体的最小波浪阻力以及最小EEDI优化实例寻找到节能绿色船型,并对船舶整体几何外形于船舶波浪中的阻力以及耐波性能的影响作了分析比较。 本文所利用的优化系统将船型自动变换与生成模块同各学科数值计算模块相结合,并集成到ISIGHT多学科优化设计平台中,具备了如下计算分析功能:可以通过几个主要船型参数来控制船型的变化并提供各个学科分析模块的计算模型;能够快速完成新船型的静水阻力性能预报;能够完整地计算新船型在某一特定海况下的波浪增阻,并对其波浪中的失速和能效进行预报;能够完成新船型在不同航速、不同浪向下的短期运动预报;可以在不同的优化策略下完成波浪中船型的综合优化。 本文对于船型性能的分析评估借助了CFD数值技术,通过直接的数值计算获取船型的各项性能指标,这确保了设计问题的精确度和最终设计结果的可信度。同时,为了提高优化过程的执行效率以及保证船型自动优化的可行性,本文在优化系统中引入了近似技术,如第四章中所建立的基于神经网络的典型海况波浪增阻以及耐波性能短期预报模型,这些都大大减少了优化过程的计算代价,为优化工作带来了极大的便利。 通过船型的综合优化,本文明确了船型几何要素对于集装箱船波浪中的阻力、耐波性以及能效水平的影响规律,在实际船型设计中可应用于船舶的主尺度论证阶段,具有一定的工程实践价值。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U674.131

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【参考文献】
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