船体线型最优化设计方法

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

船体线型最优化设计方法第 36 卷
第 2 期 大 连 海 事 大 学 学 报 Vol. 36
No. 2
2010 年 5 月 Journal of DalianMaritime University May，
2010
文章编号: 1006
7736( 2010) 02
0023
04
船体线型最优化设计方法

张宝吉1
，马
坤2
( 1.上海海事大学 海洋环境与工程学院，上海
201308; 2. 大连理工大学 船舶 CAD 工程中心， 辽宁 大连
116024)
摘要: 为快速生成阻力性能优良船型， 开发具有自主知识产
权的船体线型优化设计程序，以总阻力为目标函数， 以船型
修改函数的参数为设计变量，在保证必要排水量条件下， 建
立基于非线性规划法的数学模型.选取某高速水面舰船为母
型，分别对前半体的不同范围进行优化设计， 获得改良船型
的阻力性能和线型特点， 并找出其中的变化规律， 为新船型
开发和船型优化提供理论基赐技术支持.
关键词:船体; 线型优化; Rankine源法; 非线性规划法( NLP)
中图分类号: U661. 1




文献标志码: A
Optimization design method of hul l lines
ZHANG Bao
ji
1
， MA Kun2
( 1. Ocean E nv ironmen tal and Engine er ing Col lege， Shanghai Marit ime
Universit y， Shanghai 201308， China; 2. S hip CAD E ngineering Cen ter ，
Dalian Universit y of Technology， Dali an 116024， China)
Abstract : To rapidly produce the hull fo rm w ith ex cellent r esis

tance perfo rmance， and dev elo p the program of ship lines opti

mal desig n with independent intellectual pr operty， taking the
total r esistance as object ive function， and the par ameters of hull
form modification function as the desig n variables， the math

ematical model based on the non
liner programming ( NLP)
method was established while ensuring the appropr iate displace

ment. The hig h
speed sur face ship w as selected as initial hull
form， and optimizing design was carried out for different areas
of fore
body of the hull form， ther eby the resistance perfor

mance and lines characterist ics of the impro ved hull form were
obtained， and its changing rule was also found， w hich can pro

vide the theory foundation and technical suppor t for new hull de

velopment and hull form optimization.
Key words: hull form; lines optimization; Rankine sour ce meth

od; non
linear progr amming( NLP)
0
引
言
新船型开发和船体线型优化设计是船舶工业永
恒的主题[ 1- 2]
，当前，中国正处在由造船大国向造船
强国的战略转型期， 加快新船型开发和船型优化技
术，对促进船舶工业的战略转型具有重要的指导意
义[ 3- 5]
.受全球金融危机的影响， 船舶行业也承受着
严峻的挑战[ 6]
， 迫切要求提升船舶与海洋工程的研
发水平，开发具有自主产权的船型优化和设计程序，
从而推动船舶工业进-步的发展[ 7]
. 近年来， 应用
CFD 技术进行船舶与海洋工程结构物数值模拟和水
动力性能预报的优越性和应用前景日益显现， 但距
离工程要求的实用化和反应的快速化仍然还有较大
差距.基于兴波阻力的船型优化设计在计算流体力
学理论和最优化理论非常成熟情况下，借助计算机
运算速度的迅速提高，可以达到快速、 准确生成最优
船型的目的[ 8- 9]
. 本文基于该思想来探讨快速生成
阻力性能优良的船体线型最优化设计方法， 开发自
主知识产权的船体线型最优化设计程序. 分别对某
水面舰船前半体的不同区域进行优化设计， 并分析
优化后改良船型的降阻效果和船型特点， 找出其中
的变化规律，为船舶设计及航运部门提供优化船体
形状的理论基赐技术支持.
1
船型优化模型的建立
1. 1
目标函数
选取总阻力F T 为目标函数，即
FT
1
2

v
2
SC T  min ( 1)
CT CW ( 1 k ) C F0 C F ( 2)
其中: C T 为总阻力系数; CW 为兴波阻力系数; k 为
形状影响系数; C F0 为相当平板摩擦阻力系数; v 为
航速;
为流体质量密度; S 为船体湿表面积; CF
为粗糙度修正系数， C F 0. 2 10
- 3
.

收稿日期: 2010
01
09.