本文關鍵詞：基于EEDI的集裝箱船波浪中船型多學科優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：2008年10月,“新船能效設計指數(shù)(EEDI)”的通過為船舶的設計和建造設定了新的能效標準,這一概念的提出也將船舶波浪中的快速性和能效問題推到了前沿。本文針對集裝箱船型的優(yōu)化設計即是著眼于船舶能效,從實際航行出發(fā)開展波浪中船舶的阻力、耐波性能研究,探索節(jié)能減排的新技術途徑。 文章結合IMO關于船舶能效水平計算公式的定義,通過MEPC會議推薦的fw理論計算方法完成了集裝箱船波浪中的失速以及典型海況中的能效水平計算分析；細致闡述了波浪增阻的相關概念和產生機理,借助于商用CFD軟件和自編程序實現(xiàn)了船舶波浪增阻的計算與驗證,對集裝箱船型于不規(guī)則波中的波浪增阻進行預報分析；基于多學科優(yōu)化這一先進的設計思想,將波浪增阻以及船舶能效引入已有的船型多學科綜合優(yōu)化系統(tǒng)當中,通過具體的最小波浪阻力以及最小EEDI優(yōu)化實例尋找到節(jié)能綠色船型,并對船舶整體幾何外形于船舶波浪中的阻力以及耐波性能的影響作了分析比較。 本文所利用的優(yōu)化系統(tǒng)將船型自動變換與生成模塊同各學科數(shù)值計算模塊相結合,并集成到ISIGHT多學科優(yōu)化設計平臺中,具備了如下計算分析功能：可以通過幾個主要船型參數(shù)來控制船型的變化并提供各個學科分析模塊的計算模型；能夠快速完成新船型的靜水阻力性能預報；能夠完整地計算新船型在某一特定海況下的波浪增阻,并對其波浪中的失速和能效進行預報；能夠完成新船型在不同航速、不同浪向下的短期運動預報；可以在不同的優(yōu)化策略下完成波浪中船型的綜合優(yōu)化。 本文對于船型性能的分析評估借助了CFD數(shù)值技術,通過直接的數(shù)值計算獲取船型的各項性能指標,這確保了設計問題的精確度和最終設計結果的可信度。同時,為了提高優(yōu)化過程的執(zhí)行效率以及保證船型自動優(yōu)化的可行性,本文在優(yōu)化系統(tǒng)中引入了近似技術,如第四章中所建立的基于神經網絡的典型海況波浪增阻以及耐波性能短期預報模型,這些都大大減少了優(yōu)化過程的計算代價,為優(yōu)化工作帶來了極大的便利。 通過船型的綜合優(yōu)化,本文明確了船型幾何要素對于集裝箱船波浪中的阻力、耐波性以及能效水平的影響規(guī)律,在實際船型設計中可應用于船舶的主尺度論證階段,具有一定的工程實踐價值。
【關鍵詞】：船舶能效 波浪增阻 失速系數(shù) 多學科優(yōu)化
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：U674.131
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 論文的背景和目的9-10
• 1.2 船舶能效設計的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 船舶波浪中的快速性研究12-14
• 1.3.1 波浪增阻研究12-13
• 1.3.2 推進性能研究13-14
• 1.4 船型多學科優(yōu)化設計14-17
• 1.4.1 國內外研究進展14-16
• 1.4.2 船型優(yōu)化的關鍵技術16-17
• 1.5 本文的主要工作17-19
• 第2章 集裝箱船能效水平的研究19-32
• 2.1 船舶能效水平的定義19-20
• 2.2 船舶失速的概念20-21
• 2.3 船舶失速的原因21-23
• 2.4 船舶失速系數(shù)的理論計算23-24
• 2.5 集裝箱船失速預報24-30
• 2.5.1 靜水總阻力25-26
• 2.5.2 波浪阻力增值26-27
• 2.5.3 航速功率曲線計算27-29
• 2.5.5 失速預報結論29-30
• 2.6 集裝箱船能效水平計算30-31
• 2.7 本章小結31-32
• 第3章 波浪增阻的研究32-53
• 3.1 波浪增阻的概念32-33
• 3.2 船舶波浪增阻的計算方法33-37
• 3.2.1 GERRITSMA & BEUKELMAN能量法33-34
• 3.2.2 BOESE壓力積分法34-36
• 3.2.3 Fujii & Takahashi的修正公式36
• 3.2.4 Faltinsen短波漸近公式36-37
• 3.3 波浪輻射增阻的計算37-43
• 3.3.1 Maxsurf簡介37-38
• 3.3.2 波浪增阻的計算原理38
• 3.3.3 Seakeeper計算過程38-39
• 3.3.4 計算實例39-40
• 3.3.5 計算結果40-43
• 3.4 波浪繞射增阻的計算43-48
• 3.4.1 計算原理44-46
• 3.4.2 程序實現(xiàn)46-47
• 3.4.6 計算結果47-48
• 3.5 不規(guī)則波波浪增阻預報48-52
• 3.5.1 預報原理48-49
• 3.5.2 計算海況49-50
• 3.5.3 預報結果50-52
• 3.6 本章小結52-53
• 第4章 系列集裝箱船附加增阻和波浪運動的神經網絡代理模型53-69
• 4.1 神經網絡近似技術53-56
• 4.1.1 神經網絡的概念54
• 4.1.2 神經網絡的基本結構54-55
• 4.1.3 神經網絡的基本算法55-56
• 4.1.4 神經網絡的應用56
• 4.2 船型數(shù)據庫的生成56-61
• 4.2.1 集裝箱船型的主尺度特點57-59
• 4.2.2 確定樣本船型59-61
• 4.3 網絡預報代理模型的生成61-68
• 4.3.1 計算結果61-63
• 4.3.2 網絡的建立63-68
• 4.4 本章小結68-69
• 第5章 多學科優(yōu)化系統(tǒng)的應用69-94
• 5.1 多學科優(yōu)化系統(tǒng)69-74
• 5.1.1 多學科優(yōu)化算法概述69-71
• 5.1.2 優(yōu)化系統(tǒng)的基本結構71-72
• 5.1.3 優(yōu)化系統(tǒng)在ISIGHT平臺中的描述72-74
• 5.2 最小靜水阻力和波浪增阻的船型優(yōu)化實例74-87
• 5.2.1 設計變量74-75
• 5.2.2 優(yōu)化模型75-76
• 5.2.3 優(yōu)化結果76-82
• 5.2.4 結果分析82-87
• 5.3 最小EEDI的船型優(yōu)化實例87-93
• 5.3.1 優(yōu)化模型88
• 5.3.2 優(yōu)化結果88-93
• 5.4 本章小結93-94
• 第6章 結論與展望94-96
• 6.1 全文總結94
• 6.2 全文展望94-96
• 參考文獻96-99
• 致謝99-100
• 攻讀碩士學位論文期間發(fā)表論文及參加科研情況100

【引證文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 呂續(xù)艦;基于面元法的船舶減阻研究[D];華中科技大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 張云浩;基于EEDI的集裝箱船技術要素研究[D];武漢理工大學;2013年

  本文關鍵詞：基于EEDI的集裝箱船波浪中船型多學科優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：423883