某船尾部线型数值优化

某船尾部线型数值优化目录分析意义分析目的分析流程网格变形初始流场分析优化求解分析意义当今社会，提倡降低能耗、减少成本、提高效率，优化技术迅速成为一个热门的学科，建立船舶快速性能数值优化集成系统，是一种发展趋势；

在船舶界，传统的船型优化方法是，设计师根据自己的设计经验对船体型线进行修改，制作船模进行试验验证，不仅周期长、成本高，而且验证的方案有限；随着计算机技术的飞速发展，近年来，CAD、CFD技术在航空、航天、海洋、机械等领域得到广泛的应用，成为主要设计手段之一。数值优化在船舶设计应用中的效果越来越明显，它能有助于加速实现数字化设计理念；它是CFD面向应用时的一种反命题问题的求解方式；数值优化还提供了整合、集成历史积累的计算数据并予以充分利用的一种形式；最终，还有望提供超出经验范围的新船型线或相关提示信息。分析目的通过对实际船体尾部线型优化分析,对软件进行测试验证针对需求,探索提供有效CFD分析优化流程及方法评测软件供应商的技术实力及服务水平分析流程ICEMCFD几何修理、初始面网格NASTRAN（.DAT)格式DepMorpher网格变形ModelFrontier优化分析参数化信息STARCCM+初始流场、生成Java宏文件NASTRAN（.nas)格式提取优化目标信息（伴流、排水量）确定优化参数STARCCM+流场分析NASTRAN（.nas)格式输出优化目标信息（伴流、排水量）确定控制方案蓝色曲线上的五个点为控制点（第一站）DV5DV4DV3DV2DV1红色区域为变形区黄色区域为固定区域流场分析--网格网格--Trim网格初始网格数量为318，513初始流场分析收敛曲线伴流量量值阻力17.5278N排水量0.9623m3伴流量18.10843kg/s伴流优化方案确定与求解

优化目标：伴流量最大排水量变化最小优化变量船体型线控制点（五个）优化方法DOE:：SOBOL优化算法：MOGA-II采用两次优化方法加快优化速度共计算130个点左右，耗时15小时/2CPU优化流程图优化结果离散点图其中绿色标注的为Pareto解即优解，图中可看出pareto解集已相当明显优化结果Student图（各变量对目标的影响程度）其中各变量对伴流都是负影响，对排水量都是正影响五个控制点中dv1的影响最大优化结果结果表格图各个设计点的设计参数，设计结果，目标都一一显示优化结果并行折线图从图中可过滤掉一些不需要的解直观的观察各参数的大小及对应关系优化目标结果CASEDV1(m)DV2(m)DV3(m)DV4(m)DV5(m)伴流(kg/s)伴流量变化（%）排水量(m3)排水量变化（%）阻力(N)初始设计0000018.11000.96232017.528CASE131-0.005-0.005-0.005-0.002-0.00418.7333.440.961780.05717.526CASE24-0.005-0.001-0.001-0.0050.00218.4291.760.962080.02517.529CASE38-0.001000018.1460.200.962330.0000217.525CASE131的伴流最大CASE38的排水体积变化量最小CASE24则综合考虑两个目标函数

阻力几乎都无变化实船排水体积32306M3控制型线优化结果初始形线CASE24形线CASE38形线CASE131形线初始形线CASE131形线船体水线图----光顺性Z=0.05m由外而里分别为：初始形线、CASE24形线、CASE38形线、CASE131形线船体水线图Z=0.125m由外而里分别为：初始形线、CASE24形线、CASE38形线、CASE131形线船体水线图Z=0.2m由外而里分别为：初始形线、CASE24形线、CASE38形线、CASE131形线船体横剖面型线图X=0.29m由里而外分别为：初始形线、CASE24形线、CASE38形线、CASE131形线X=0.45mX=0.6m

桨盘面速度分布图INICASE24CASE38CASE131

桨盘面速度等值线分布图INICASE24CASE38CASE131

桨盘面速度等值线分布图INICASE131船尾流线图INICASE24CASE38CASE131船尾流线图INICASE131结论通过STARCCM+、ModelFrontier、DepMorpher、ICEMCFD软件，对船体尾部线型优化设计给出了切实的提示信息其中还包括，可以得到不同部位（控制点）变形对各优化目标的影响程度可见，借助这些相关软件，能形成工程设计的优化能力相关软件都为CDAJ代理的产品，这样可以为客户更好的提供技术服务及支持