航行與結(jié)構(gòu)性能多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、本文針對(duì)船舶航行與結(jié)構(gòu)性能多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化中的若干研究熱點(diǎn)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究內(nèi)容主要包括：航行與結(jié)構(gòu)性能多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)技術(shù)-CAD/CAE接口技術(shù)，參數(shù)化建模技術(shù)，網(wǎng)格自動(dòng)劃分技術(shù)；船舶結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)優(yōu)化中的屈曲強(qiáng)度校核研究；航行性能中的艇體水動(dòng)力性能計(jì)算、繞流場仿真及線型優(yōu)化；航行性能中基于數(shù)值計(jì)算法的螺旋槳設(shè)計(jì)優(yōu)化。 首先介紹了船舶航行與結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算方法及優(yōu)化理論。其次針對(duì)有限元計(jì)算、設(shè)計(jì)優(yōu)化模型的需要，建立了流體、

2、結(jié)構(gòu)、SHIDS數(shù)據(jù)庫等之間的接口轉(zhuǎn)換程序，實(shí)現(xiàn)了從SHIDS數(shù)據(jù)庫中提取船型、螺旋槳數(shù)據(jù)，通過曲線差值，曲面合并，實(shí)體剖切，創(chuàng)建了幾何模型，開發(fā)了一套適用于船、艇、槳的參數(shù)化網(wǎng)格自動(dòng)劃分程序；針對(duì)導(dǎo)入導(dǎo)出時(shí)網(wǎng)格縫隙問題，給出了基于鄰接矩陣的網(wǎng)格縫隙分類及修補(bǔ)優(yōu)化方法；針對(duì)應(yīng)力集中區(qū)域的粗細(xì)網(wǎng)格計(jì)算精度要求，給出了將粗網(wǎng)格模型分析的計(jì)算結(jié)果作為細(xì)網(wǎng)格模型分析的邊界條件的方法，實(shí)現(xiàn)了基于過渡單元的有限元細(xì)劃分算法。結(jié)果表明，使用這些方法不

3、僅能快速建模，而且優(yōu)化后的網(wǎng)格布局更合理，計(jì)算精度更高；不僅兼顧整船有限元分析，而且能對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行局部分析。接下來針對(duì)船體結(jié)構(gòu)屈曲問題，研究了船體共同結(jié)構(gòu)規(guī)范，提出了強(qiáng)框架的自動(dòng)識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)了船舶極格屈曲評(píng)估系統(tǒng)，打破了過去僅靠手工計(jì)算難以實(shí)施大規(guī)模屈曲校核的障礙，提高了船舶設(shè)計(jì)階段的分析效率，該方法已被納入中困船級(jí)高級(jí)屈曲評(píng)估直接計(jì)算體系。最后對(duì)滿足總體布置要求但還未確定給定航速下最優(yōu)阻力的潛艇，提出一種使用自動(dòng)化程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算