基于阻力和EEDI的船舶主尺度要素多学科设计优化
时间：2020-12-16 16:06:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：
为寻找高效节能船舶主尺度要素，以一艘多用途船作为研究对象，从多学科设计优化的角度入手，根据普鲁哈斯卡假设和三因次换算方法将船舶阻力参数化，采用等效能效指数将船舶能效设计指数（energy efficiency design index， EEDI）参数化，使其均为船舶主尺度要素函数。选用合适的多学科设计优化模型，运用第二代非支配排序遗传算法（second generation non-dominated sorting genetic algorithm， NSGA-II）得到优化的船舶主尺度要素。对原船进行船型变换，得到优化船。利用CFD进行数值模拟，验证优化船的阻力性能和EEDI优于原船的阻力性能和EEDI，达到优化的目的。
关键词：
船舶能效设计指数（EEDI）; 船舶主尺度; 多学科设计优化; 阻力
中圖分类号： U661.1;U662
文献标志码： A
Multidisciplinary optimization design on ship principal dimensions
based on resistance and EEDI
SU Shaojuan1， JIE Tui1， LIU Bo2
（1. Naval Architecture and Ocean Engineering College， Dalian Maritime University， Dalian 116026， Liaoning， China;
2. Marine Departmnet， Dalian Shipping College， Dalian 116000， Liaoning， China）
Abstract：
To find the principal dimensions of high efficiency and energy saving ships， a multi-purpose ship is studied. From the perspective of the multidisciplinary optimization design， the ship resistance is parameterized according to Prohaska hypothesis and the three-dimensional conversion method， and the energy efficiency design index （EEDI） is parameterized using the equivalent efficiency index， which makes them to be the ship principal dimension functions. An appropriate multidisciplinary optimization design model is chosen. The second generation non-dominated sorting genetic algorithm （NSGA-II） is used to get the optimal ship principal dimensions. The original ship is converted into an optimal ship. The numerical simulation by CFD verifies that the resistance performance and EEDI of the optimal ship are superior to those of the original ship， thus the optimization is achieved.
Key words：
energy efficiency design index （EEDI）; ship principal dimension; multidisciplinary optimization design; resistance
收稿日期： 2017-05-03
修回日期： 2017-11-22
基金项目： 国家自然科学基金（51609031）;中央高校基本科研业务费专项基金（3132016346，3132017018）;辽宁省教育厅科学研究一般项目（L2015067）
作者简介：
苏绍娟（1979—），女，辽宁葫芦岛人，副教授，博士，研究方向为数字化船舶设计制造，（E-mail）katie306@163.com
0 引 言
船舶主尺度要素优化是一个复杂的非线性优化问题，涉及的因素较多。长期以来，国内外专家学者对此做了大量的研究工作：金雁等[1]运用网格法和AHP将多目标转化为单目标进行船型主尺度论证;张宝吉等[2]以最小阻力为目标采用遗传算法进行船型优化设计;刘寅东等[3]应用AHP和1～9标度将定性分析与定量分析结合，解决船型优选排序问题;金雁等[4]采用蚁群算法进行船舶主尺度优化论证。上述研究有的考虑阻力等单一技术指标，有的考虑技术、经济等多个指标，均能有效地选择合理的船型主尺度要素，但很少从系统的角度考虑各指标间的内在联系。刘蔚[5]将7 000 m载人潜水器分解为若干个子系统，结合不同的多学科设计优化方法对其进行优化，取得了不错的成果。张恒等[6]基于船的水动力性能对船型进行了综合优化，并开发了船体型线多学科设计优化平台，实现了基于所需目标的船体型线自动优化过程。
本文以一艘多用途船作为研究对象，研究阻力性能和
