內(nèi)河海巡艇阻力計(jì)算方法及船型優(yōu)化研究.pdf

1、海事巡邏艇是海事部門日常巡查執(zhí)法的交通工具，它擔(dān)負(fù)著海事現(xiàn)場(chǎng)巡查，海事法律法規(guī)、船舶航行安全知識(shí)和信息的宣傳，以及海事事故現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)、組織施救、特種（大型）船舶或船隊(duì)過境的維護(hù)等現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管任務(wù)。鑒于海巡艇任務(wù)的艱巨性和緊迫性，其快速性的研究越來越得到廣大科研人員的重視。目前重慶地區(qū)船舶設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，船舶阻力的估算普遍采用經(jīng)驗(yàn)公式，而型線設(shè)計(jì)一般用母型修改法，設(shè)計(jì)人員主觀性較強(qiáng)，不易獲得快速性最優(yōu)的船型。為了提高內(nèi)河船舶的設(shè)計(jì)質(zhì)量

2、，本文以內(nèi)河總長(zhǎng)33m海巡艇作為研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)河海巡艇阻力的計(jì)算方法以及船體型線的優(yōu)化方法。
　　首先，本文用Auto CAD中的LISP語言將艾亞法計(jì)算的圖譜數(shù)值化，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，并對(duì)研究對(duì)象的各個(gè)系數(shù)進(jìn)行修正。利用MATLAB軟件開發(fā)了基于艾亞法的阻力計(jì)算程序，通過算例對(duì)比分析程序計(jì)算結(jié)果、試驗(yàn)結(jié)果和艾亞法計(jì)算數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了程序的可行性。在此基礎(chǔ)上，利用該程序計(jì)算海巡艇5種航速下的阻力，該方法實(shí)現(xiàn)了方案設(shè)計(jì)階段快速預(yù)報(bào)船舶

3、阻力的目的。
　　其次，根據(jù)確定的船舶型線圖，利用三維建模軟件CATIA繪制三維船舶模型，導(dǎo)入船舶水動(dòng)力計(jì)算軟件SHIPFLOW進(jìn)行海巡艇的阻力數(shù)值模擬，得到不同航速下的波形圖，縱向剖面波切圖。對(duì)比分析經(jīng)驗(yàn)公式法估算的阻力值和SHIPFLOW數(shù)值計(jì)算阻力值，驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的可靠性。
　　最后，采用CAESES軟件中delta shift surface和delta shift兩種方法對(duì)海巡艇艏部型線進(jìn)行修改。在設(shè)計(jì)航速

4、下，先后利用Sobol變量設(shè)計(jì)方法和NSGA-Ⅱ全局最優(yōu)算法，將型線變形參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，排水量等參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)的約束條件，以興波阻力最小為目標(biāo)，進(jìn)行船型優(yōu)化。用數(shù)值仿真方法分別計(jì)算了優(yōu)化前后船型的總阻力，對(duì)比分析以獲得阻力性能更優(yōu)的船型，結(jié)果顯示:在排水量限制范圍內(nèi)當(dāng)船艏型線向外伸展一定的范圍可以降低興波阻力。同時(shí)，由于優(yōu)化前后船體濕表面積變化很小，粘性阻力的變化并不明顯，興波阻力的減小使得總阻力得到改善。
　　本文研究成果對(duì)