基于耐波性数值仿真的三体测量船片体布局优化研究

斜侧体三体船阻力计算及构型研究的开题报告一、研究背景和目的随着人类对海洋资源的不断开发，船舶设计越来越多地受到关注。

船舶的阻力是船舶设计中至关重要的参数。

本次研究将针对斜侧体三体船的阻力进行计算，研究其阻力特点及构型设计优化，旨在提高船舶性能及使用经济效益。

二、研究内容和方法1、研究内容：(1) 研究斜侧体三体船的阻力计算方法及特点。

(2) 分析斜侧体三体船不同船速下的阻力特点，寻求船型优化方案。

(3) 采用CFD方法对不同构型进行数值模拟分析，验证其效果并确定最优船型。

2、研究方法：(1) 文献资料法：搜集国内外关于斜侧体三体船及相关阻力计算研究的文献资料。

(2) 计算方法：采用CFD方法，通过数值计算得出不同构型的阻力特点。

(3) 实验方法：利用试验台验证CFD计算结果的可靠性。

(4) 分析方法：通过对实验结果及CFD数值结果的对比分析，得出最佳船型设计方案。

三、研究意义和预期成果本研究将有助于深入了解斜侧体三体船的阻力特点，为设计合理船型提供理论依据。

预期成果包括：(1) 对斜侧体三体船的阻力计算方法进行总结及总结。

(2) 深入分析船型特点，探究其阻力特征和优化设计方案。

(3) 确定最优船型设计方案，提高船舶性能及使用经济效益。

(4) 提高中国造船业设计、研发能力的水平，推动国内船舶设计技术的发展。

四、研究进度安排本研究计划分三个阶段进行，各阶段安排如下：第一阶段：文献资料法调查及实验筹备。

时间：两个月。

第二阶段：数值计算及试验实施。

时间：四个月。

第三阶段：数据分析及成果汇报。

时间：三个月。

五、参考文献1、陈弩靖. 核心缩小型斜侧体三体船水动力性能分析[D]. 大连海事大学, 2018.2、高倩. 斜侧体三体船水动力性能的研究[D]. 大连海事大学, 2015.3、刘家全, 赵文斌. 斜侧体三体船设计阶段水动力性能计算程序研究[J]. 船海工程, 2007(6): 57-60.4、朱信成, 张海龙, 吴永涛. 斜侧体三体船的性能考察[J]. 动力工程, 2009(10): 72-75.5、黄卓宏, 陈泰耀, 谢强. 深海斜侧体三体船研究[J]. 中国造船, 2002(3): 41-44.。

数字化造船之—基于3D平台的船舶仿真与建造优化摘要：本文旨在对数字化造船当中的一个重要课题和方，即如何在3D平台下完成建模和仿真，以致达成建造优化的研究和探讨。

结合广东中远船务已建模型57KBC,35KBC,livestock牲畜船，已及如何利用先进的技术模拟手段，实现了船舶的仿真和工装设计，打造3D数字样船，实现了模拟搭载，优化方案，提高建造精度的目的。

关键词：3D建模船舶仿真模拟搭载，建造优化About detail design of navigation and communication system for livestock vessel xiaofulin(Integration Administrate Section,COSCO(GUANGDONG)SHIPYARDCO.,LTD,Dongguan 523146,China )Abstract：This article aims to the digital shipbuilding which is an important topic and parties, that is, how to complete the modeling and simulation in the 3D platform, resulting reached construction optimization study and explore. Combined model57KBC Guangdong COSCO Shipyard 35KBC livestock livestock ship, and how to take advantage of advanced technology simulation tools, simulation and tooling design of the ship, like the ship to create 3D digital, analog equipped optimization, improve construction accuracy of purposes.Keywords: 3D modeling, ship simulation, simulation equipped, construction and optimization.一、导言在现代造船中，设计面临新的挑战。

基于船舶耐波性评价的型线优化张耀;王凯;杨帅;陈晨;费宇庭;侯国祥【摘要】The seakeeping performance of ships is an important index of evaluating ship performance. With an increasing number of instruments and weapons systems being used in shipbuilding, the issue con-cerning how to keep these systems working is of vital importance to ship designers. However, as the ship's seakeeping performance is contradictory with its speed performance, a reasonable evaluation scheme of the seakeeping performance is essential. In this paper, five sets of data of the sea-keeping performance that re-ceive most attention-pitch amplitude, heave amplitude, acceleration in the bow, the amidships, and the stern-are obtained through model tests. The hull lines are then optimized to improve the sea-keeping per-formance with the added resistance being limited within a certain threshold. Meanwhile, in order to ensure the accuracy of the tests, the response of ship motion in irregular waves is compared with the experimental values, and results show that the five indicators for sea-keeping performance of modified ships are success-fully optimized to meet the design goals.%船舶耐波性是评价船舶性能的一个重要指标.随着船上装备的精密仪器与武器系统越来越多,如何保证这些系统平稳正常地工作是每一个船舶设计者所关心的问题.然而船舶耐波性与快速性是一对矛盾的指标,为了解决这一问题,合理确定耐波性评价指标是关键因素之一.通过船模试验得到人们最关心的5个耐波性指标数据:纵摇幅值、升沉幅值、船艏加速度、船舯加速度和船艉加速度,并以此来评价船舶的耐波性能.在保证波浪增阻小于某一阈值的情况下进一步对船舶型线进行改进,以期提高船舶耐波性.同时,为了保证试验的准确性,将船模在不规则波试验中的运动响应结果与通过规则波试验的预报值进行对比,结果表明:改进后的5个船舶耐波性指标数据均有所减小,达到了设计目标.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2015(010)006【总页数】7页(P8-14)【关键词】球鼻艏;船模试验;不规则波;运动响应【作者】张耀;王凯;杨帅;陈晨;费宇庭;侯国祥【作者单位】华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U661.32在民用船舶设计中，出于经济利益的考虑，快速性往往是船舶设计者首要考虑的问题。

船舶操纵性能的仿真分析与设计优化随着船舶设计技术的飞速发展，对船舶操纵性能要求也越来越高。

特别是在现代化的航运市场中，船舶的操纵性能已经成为衡量其经济性、安全性和舒适性的重要指标之一。

当然，船舶的操纵性能不仅与船体本身的设计有关，而且也与船员的技能和驾驶操作方式密切相关。

因此，为了提高船舶的操纵性能，必须采用科学的手段对其进行仿真分析和优化设计。

一、船舶操纵性能的仿真分析在计算机技术和数值模拟技术的支持下，船舶操纵性能的仿真分析已经成为现代船舶设计的重要手段。

通过对船舶的运动特性、操控响应和航行状态等进行全面仿真分析，可以帮助设计师找到解决方案，提高船舶的操控性能和安全性。

同时，船舶操纵性能的仿真分析还可以评估不同类型船舶的性能差异，为船舶的建造和运营提供参考依据。

船舶操纵性能的仿真分析一般由以下几个方面组成：船舶运动学模型、船舶操纵性能模型、环境条件模型和船员行为模型。

其中，船舶运动学模型是仿真分析的基础，包括船舶的运动方程和运动状态的计算方法。

船舶操纵性能模型则是描述船舶操纵性能特点的数学模型，包括船舶的滚转、俯仰、偏航等方面的响应特性。

环境条件模型则是考虑该海区海况、流洋流、风浪等环境因素对船舶操纵性能的影响。

船员行为模型则是考虑到船员的反应和决策对船舶操纵的影响。

通过四个方面的综合分析，可以得到船舶操纵性能的整体权衡。

船舶操纵性能的仿真分析，使用的仿真软件也是非常关键的一个因素。

目前市面上较为常见的仿真软件有SHIPFLOW、MARC等等。

其中SHIPFLOW是用于船舶水动力学仿真分析的计算机软件，可以模拟船舶的水动力性能和操纵性能，预测ship motions、sea loads and ship responses 的全过程。

而MARC则是一种有限元分析软件，可以求解结构动力学问题，可以模拟船舶在不同环境条件下的晃动以及其他特殊条件下的疲劳寿命等等。

同时这两个软件还有其他优秀的特性，众多软件提供了示范数据、例程和测试案例，帮助设计师更好的运用仿真技术进行优化设计。

哈尔滨工程大学科技成果——高速三体船研发设计项目概述
三体船型是具有高速、高耐波性、甲板面积大、节能减排等等多种优异性能的新船型，被认为是新世纪高性能船舶的一种前瞻性、更新换代船型；各先进国家正研制及使用多种用于水面高速运输、渡轮等三体军民用船舶。

本项目突破了此种非常规船型的技术难点，自行研发了用于三体船型主要水动力学性能和结构力学性能预报分析和三体船型的优化关键技术，达到国际先进水平，形成较成熟的技术方法和相应软件，并实际应用于实用三体船型的研制；例如本项目组运用该技术成果，参与我国著名船舶研究设计所共同成功研制我国第一批三体搜救艇。

该项目成果获2011年我国工业和信息化部“国家科学技术进步奖”二等奖。

项目成熟情况
该技术成熟，可用于实用三体船型研制开发。

应用范围
可应用于三体船船型的阻力、耐波性能、结构性能的预报分析，三体船型的设计辅助优化，具有良好的应用市场和效益。

三体船横摇模型试验及其特性分析姚迪;卢晓平;王毅【摘要】三体船在波浪中的横摇特性和优点是三体新船型研发的技术支撑,采用模型试验和理论分析相结合的方法,对三体船横摇运动特性进行探讨.开展三体船静水横摇、正横浪零速波浪横摇模型试验,得出三体船线性、非线性阻尼假设下的横摇阻尼、频率响应和周期.通过横摇响应曲线的分析和对比.得出三体船不同侧体位置下波浪中横摇附加惯量、阻尼和运动响应、周期特性,以及侧体位置对以上各横摇特性影响的规律.研究表明:三体船横摇阻尼远大于常规单体船,而横摇运动幅值响应远小于常规单体船:侧体的横位置对三体船横摇具有显著影响,侧体纵向位置对横摇影响很小.综合考虑运动响应和横摇周期,在不规则波中三体船的横摇比常规单体船缓和得多.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2010(005)004【总页数】7页(P6-11,26)【关键词】三体船;船舶耐波性;横摇运动;模型试验;横摇阻尼【作者】姚迪;卢晓平;王毅【作者单位】大连船舶重工有限责任公司军事代表室,辽宁,大连,116001;海军工程大学,船舶与动力学院,湖北,武汉,430033;海军工程大学,船舶与动力学院,湖北,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】U661.31三体船作为一种新型船舶，具有兴波阻力小、适航性、稳性和总体布置性好等诸多优点，是目前国内外研发的热点船型之一［1］。

2000年英国建造了98.7m长，1 100 t级的三体试验舰“海神”号后，美国军方长期派员参与“海神”号实船试验，并为此船提供一套综合试验仪器对三体船耐波特性进行精确测试。

2005年澳大利亚建造出了世界最大全铝质车—客—货运三体船，船长约127 m，500 t装载下航速可达40 k n，4 m有义波高下的试航速度达45 k n。

2008年由澳大利亚奥斯图公司承建的美国三体濒海战斗舰“独立”号（LCS－2）建造完毕［2］；2009 年 11 月中旬，“独立”号在墨西哥湾进行海试，海试中“独立”号全速航行时航速高达46 k n。

三体船构形与兴波阻力关系研究
李江华;黄德波
【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》
【年(卷),期】2002(023)001
【摘要】三体船型的某些特点优于常规单体船型和双体船,使其成为高性能船的一种受到重视的船型.然而,为改进其水动力学性能和促进其实用化,尚有一些问题需要解决,例如有关三体船构型与阻力性能的关系.本文中用改进的理论方法计算三体船的兴波阻力.该分法基于Noblesse的新细长船理论,采用基元波波陡限制,并将某些被积函数用特殊函数展开.结合这种效率较高的算法,为探明三体船构型及其阻力间的关系以及优化构型和三体船侧体的主尺度,本文作者分别开发了用枚举法和遗传算法的三体船构型优化方法.按照优化结果,进行了三体船船模试验.试验与计算的比较表明所述方法是可靠的.文中某些结论与其他一些研究者的系统试验的结论相符.【总页数】7页(P26-32)
【作者】李江华;黄德波
【作者单位】哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】U663.31
【相关文献】
1.三体船兴波阻力计算的自由面网格快速生成 [J], 王中;卢晓平;王玮
2.高速三体船片体构型数学表达和兴波阻力计算 [J], 卢晓平;王鹏;詹金林
3.三体船兴波阻力计算方法比较及兴波干扰研究 [J], 刘昌明;李云波;李裕龙
4.三体船兴波阻力计算及其侧体布局优化研究 [J], 邓小敏;孙雷;董国海;舒开连
5.三体船升沉和纵倾计算及其对兴波阻力的影响 [J], 王中;卢晓平;付攀
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高速三体船片体构型数学表达和兴波阻力计算
卢晓平;王鹏;詹金林
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】高速三体船以其优良的减阻性能、耐波性和稳性而具有广阔的军事和商业应用价值。

尽管已有大型实船付诸应用，但高速三体船型的兴波阻力预报和减阻设计问题并未解决，而这又是高速三体船实际应用的重要环节。

采用帐篷函数法进行高速三体船的片体构型设计，并据此计算各船型参数。

将改进的线性兴波阻力数值算法应用于高速三体船的兴波阻力计算，根据模型试验结果，验证了计算方法的有效性。

【总页数】7页(P13-19)
【作者】卢晓平;王鹏;詹金林
【作者单位】海军工程大学舰船工程系，湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系，湖北武汉 430033;海军工程大学舰船工程系，湖北武汉 430033
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31+1
【相关文献】
1.三体船兴波阻力计算的自由面网格快速生成 [J], 王中;卢晓平;王玮
2.基于兴波阻力的三体船片体位置快速优化方法 [J], 吴广怀;吴培德;蒋耀军;沈庆
3.高速三体船兴波阻力与片体布局优化研究 [J], 卢晓平;潘雨村
4.三体船兴波阻力计算及其侧体布局优化研究 [J], 邓小敏;孙雷;董国海;舒开连
5.三体船升沉和纵倾计算及其对兴波阻力的影响 [J], 王中;卢晓平;付攀
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三体船波浪设计载荷的三维时域水弹性理论研究任慧龙;陈亮亮;李辉;张楷宏【摘要】To solve the design wave loads on a trimaran, 3D time⁃domain nonlinear hydroelasticity theory and a non⁃linear design wave method were used to calculate trimaran longitudinal wave loads. The method took an account of the influence of nonlinear factors in the elasticity of the ship hull, hull slamming loads, and other factors. Good matching was found between the calculated hydroelastic values with the three⁃dimensional frequency domain long⁃term prediction value and Lloyds Register ( LR) Trimaran Rules when deriving the trimaran wave load characteristic values. The computed value under ultimate working conditions was shown to be significantly larger than the LR Tri⁃maran Rule value. The authors suggest including ultimate working conditions when checking the trimaran structure strength. This method can provide a reference for a revision of the trimaran rules and for the optimization of the structural design of trimarans.%针对三体船波浪设计载荷问题，本文提出了三维时域非线性水弹性理论和非线性设计波法的计算三体船纵向波浪载荷方法，该法考虑了船体弹性效应和砰击载荷等非线性因素的影响。

第四屆海峽兩岸水動力學研討會 2013 台北低阻高耐波性排水式新船型构型及水动力性能研究李积德，孙树政，赵晓东，田博(哈尔滨工程大学多体船技术国防重点学科实验室，哈尔滨，150001, Email:***************)摘要：基于多种流体动力原理，采用耐波性优良的深V船型为主船体，首部采用穿浪艏设计，匹配相应的首部组合附体及尾板等附体，构建一低阻高耐波性单体排水式复合新船型。

模型试验表明该新船型静水阻力及耐波性均比常规圆舭船型有大幅提升。

基于势流理论并根据首部组合附体和尾板的水动力原理考虑了粘性效应和动升力效应，提出预报该新型复合船型的耐波性的修正方法。

对一典型复合船型进行了数值计算，并与模型试验结果进行比较，表明该预报方法满足工程要求的精度。

关键词：阻力；耐波性；复合船型；模型试验；水动力性能1引言对于水面排水式船舶而言，通常认为其快速性和耐波性是一对矛盾，很难达到协调统一。

然而近些年，随着船型优化技术的发展和各种新船型及复合技术的出现，人们不断寻求解决这对矛盾、追求低阻高耐波性新船型。

这其中以美国DDX船型、法国“剑舰”及德国FDZ2020未来型护卫舰等新船型的出现为代表。

本文针对水面单体排水式船舶，以某万吨级圆舭船型R0为母型，参考其主尺度，采用耐波性优良的新型深V主船体，水线以上采用内倾干舷设计，首部采用穿浪艏设计，并匹配首部组合附体和尾板[1][2]，构建了低阻高耐波性单体排水式复合新船型NV1见表1所示为圆舭船型R0和新船型NV1的主尺度。

经理论计算和水池模型试验结果表明，其静水阻力性能和耐波性能均较圆舭母型有了大幅提升。

基于势流理论并根据首部组合附体和尾板的水动力原理考虑了粘性效应和动升力效应，提出预报该新型复合船型的耐波性的修正方法。

对一典型复合船型进行了数值计算，并与模型试验结果进行比较，表明该预报方法满足工程要求的精度。

表1 圆舭船型RO与新船型NV1主尺度表船型设计水线长/m 设计水线宽/m 设计吃水/m 设计排水量/tR0 160 21 7 11900NV1 175 22.5 7 13200*国家自然科学基金（51209054）资助，国防预研基金（9140A14030811CB01）资助。