基于CFD的KCS船舶艏部型線優(yōu)化研究

馮佰威，葉詩(shī)瑤，常海超

(1.武漢理工大學(xué) 高性能船舶技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430063；2.武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063)

基于CFD的KCS船舶艏部型線優(yōu)化研究

馮佰威1，葉詩(shī)瑤2，常海超1

(1.武漢理工大學(xué) 高性能船舶技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430063；2.武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063)

為實(shí)現(xiàn)基于CFD船體型線優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)了船體型線優(yōu)化平臺(tái)，并以KCS船為初始船型，對(duì)其艏部型線進(jìn)行了優(yōu)化。首先，重點(diǎn)介紹了徑向基函數(shù)插值的基本原理及其在船體曲面變形中的應(yīng)用；其次，將該方法與CFD軟件及優(yōu)化算法結(jié)合，開發(fā)了基于CFD的船體型線優(yōu)化平臺(tái)；最后，將該平臺(tái)應(yīng)用于KCS船的艏部型線優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得給定約束條件下阻力性能最優(yōu)的船體外形。研究結(jié)果表明：基于徑向基函數(shù)船體曲面修改方法是可行的，建立的船型優(yōu)化平臺(tái)具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

KCS; 徑向基插值；CFD；阻力性能；仿真優(yōu)化

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算數(shù)學(xué)理論的不斷完善，計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)得到了蓬勃發(fā)展，評(píng)估能力顯著增強(qiáng)，已逐步邁向?qū)嵱没Ｗ罱鼛讓玫膰?guó)際船舶ITTC會(huì)議都將基于仿真的設(shè)計(jì)(Simulation Based Design， SBD)列為數(shù)值模擬技術(shù)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題。這種設(shè)計(jì)方法將CFD技術(shù)和最優(yōu)化技術(shù)直接應(yīng)用于新船型的設(shè)計(jì)。利用CFD對(duì)設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)(船舶水動(dòng)力性能)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，同時(shí)利用優(yōu)化算法和船體曲面修改技術(shù)對(duì)船型設(shè)計(jì)空間進(jìn)行探索，最終獲得給定約束條件下性能最優(yōu)的船體外形。……