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1、基于CFD的船体型线多目标优化设计吴建威，缪爱琴，刘晓义，万德成*（上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海，200240）*通信作者，Email：dcwan@sjtu.edu.cn摘要：在船舶设计过程中，船体型线设计至关重要，它将直接影响到船舶的水动力学性能和营运的经济效益。因而，如何基于母型船的设计，通过优化技术改良得到更高水平的型线设计已经成为船舶工程界所关注的焦点问题。在本文中，我们以KCS船为母型船，以该船在设计航速（Fr=0.26）下的总
2、阻力系数最小及船艉桨盘面处伴流最均匀为两个优化目标对母船型线开展优化设计。优化过程将分为三个部分：船体曲面变换，目标函数评估与优化算法计算。在船体曲面变换阶段，我们利用自由变形方法（FFD方法），分别针对球鼻艏与船艉曲面进行变形。在目标函数评估阶段，我们首先采用叠模法，利用OpenFOAM提供的粘流求解器pimpleDyMFoam对船体的粘性阻力与船艉桨盘面的伴流场进行求解，又通过势流理论（NM理论）对船体兴波阻力进行预报。最终，我们以兴波与粘性阻力之和作为船体总阻力的解，并基于桨盘面附近的流场得到伴流均
3、匀度——此即为本文所关心的两个优化目标函数值。在优化计算阶段，我们首先采用优化拉丁方方法（OLHS）进行试验设计，并依据试验设计点建立了克里格（Kriging）近似模型，又选取多目标遗传算法NSGA-Ⅱ为优化方法，最终得到了理想的优化船型。对优化结果的考察分析表明，该优化流程及各方法是有效、可靠的。基于CFD方法既能提高对目标函数的评估精度，又能得到丰富的流场信息，为实现真正的多目标优化设计提供了可能。关键词：CFD；船型优化；静水阻力；伴流均匀度；Kriging近似模型Muti-objectiveopt
4、imizationdesignofshiphull*JianweiWu,XiaoyiLiu,AiqinMiao,DechengWan(StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,SchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,CollaborativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration,Shangh
5、ai200240,ChinaEmail:dcwan@sjtu.edu.cn)Abstract：Hydrodynamicperformanceoptimizationhasalwaysbeenanimportantpartofshipconceptualdesign,foritsdirectdemonstrationtoeconomyandusabilityoftheship.Accordingly,ithasbeenafocusproblemthathowtoimprovethelevelofdesign
6、basedonparentshiphullthroughoptimizationtechnology.Inthispaper,KCShullhadbeenchosenastheinitialhull,andtwooptimizationobjectiveweresetastheminimumdragatFr=0.26andwakeevennessatthedisk.Therewerethreepartsincludingsurfacedeformation,hydrodynamicperformancee
7、valuationandoptimizationconsistofthewholeprocessing.Firstly,differenthullformswouldbegeneratedthroughFree-FormDeformation(FFD)methodbymodifyingthelocalsurfaceatthebowandstern.ThenthewakeevennessatthepropellerdiskwasevaluatedwithCFDcomputation,anditnotable
8、thatthedoublemodelmethodwasintroducedheretoreducetheeffortofcalculationwhilethefreesurfaceeffectswereignoredduetothelowshipspeed.Wave-makingdragwaspredictedwithNeumann-Michell(NM)theoryandtheviscousresistancewasgive
