线造型设计在船舶仿生结构优化中的应用

发布时间：2021-03-31 22:43

　　采用CAD技术应用于船舶结构设计中遇到不规则弧形造型影响,导致船舶结构稳定性较差。为了解决该问题,提出一种通过控制顶点网格来控制弧形表面的方法,将该方法应用在船舶仿生结构优化中。使用仿生思维分析船舶线造型设计目标,确定生物结构形态。将计算量转化为无因次形式,确定前体漂心纵向位置和后体漂心纵向位置,由此得到水线面半宽。沿着船体纵向各横剖面围成的弧形,构建横向剖面方程,得到新船线造型值。以某船为例进行试验验证分析,由试验结果可知,该方法光顺测量值能够达到标准为0.1%的测量值,且船舶首、尾、中的左右吃水一致,说明船舶仿生结构具有一定稳定性。 

【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

船体弧形表面网格线Fig.1Gridlinesonthecurvedsurfaceofthehull

淙氲匠绦?中，以绘制传统线地。根据船舶几何形状特征，可以确定出适合当地传统船舶制造水平的形状。用已知的统一绘图方法，设计船舶主尺寸，得到等高线坐标。使用NURBS表示船舶仿生结构线条。按照船体型线，定义节点和边界，再进行弧形表面插值，设定边界条件后得到节点矢量和网格点。船体弧形表面网格线如图1所示。图1船体弧形表面网格线Fig.1Gridlinesonthecurvedsurfaceofthehull船体左侧结构存在许多凹凸点，右侧结构较平滑，在船舶仿生结构优化中应用线造型光顺测量值如图2所示。图2光顺测量值Fig.2Smoothnessmeasurement光顺测量值接近度标准为0.1%，由图2可以看出，随着迭代次数增加，光顺测量值逐渐接近标准值，由最初的0.4%降到0.1%，说明船体弧形表面凹凸点逐渐消失，与右侧结构平滑表面基本相似。为进一步验证线造型设计给船舶仿生结构带来的稳定性，需将CAD技术与通过控制顶点网格来控制弧形表面方法下设计的船舶漂浮状态进行对比分析，结果如图3所示。当船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况，说明船舶漂浮状态良好，而使用通过控制顶点网格来控制弧形表面方法正是处于这种状态，而CAD技术船舶首、尾、中的左右吃水存在一定误差，船舶运行存在一定风险，因此，通过控制顶点网格来控制弧形表面方法优化的船舶仿生结构是具有一定稳定性的。图3两种技术船舶吃水情况对比分析Fig.3Comparisonanalysisofdraughtsofshipswithtwotechnologies4结语对船舶仿生结构设计理论进行研究，在分析仿生设计的基础上，总结其内容与特征，明确设计要素。分析船舶仿生结构造型设计的特点和设计原则，体现了仿生设计在船舶仿生结构设计中的重要性。在船

伪砻姘纪?点逐渐消失，与右侧结构平滑表面基本相似。为进一步验证线造型设计给船舶仿生结构带来的稳定性，需将CAD技术与通过控制顶点网格来控制弧形表面方法下设计的船舶漂浮状态进行对比分析，结果如图3所示。当船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况，说明船舶漂浮状态良好，而使用通过控制顶点网格来控制弧形表面方法正是处于这种状态，而CAD技术船舶首、尾、中的左右吃水存在一定误差，船舶运行存在一定风险，因此，通过控制顶点网格来控制弧形表面方法优化的船舶仿生结构是具有一定稳定性的。图3两种技术船舶吃水情况对比分析Fig.3Comparisonanalysisofdraughtsofshipswithtwotechnologies4结语对船舶仿生结构设计理论进行研究，在分析仿生设计的基础上，总结其内容与特征，明确设计要素。分析船舶仿生结构造型设计的特点和设计原则，体现了仿生设计在船舶仿生结构设计中的重要性。在船舶仿生结构优化过程中，通过控制顶点多边形来确定弧形表面，以求获得船舶仿生形态，通过形态的关联，对船舶仿生形态特征进行多样化表征。试验表明，该方法在舰船设计中具有一定实用性。这种方法虽然比较简单，易于编程实现，但却不能进行流体力学计算，这是其缺点，在后续的研究中，将重点关注。参考文献：何儒.基于IGC2016的支线LNG船破舱稳性优化设计研究[J].船舶工程,2018,40(3):5–8.[1]龙周,陈松坤,王德禹.基于SMOTE算法的船舶结构可靠性优化设计[J].上海交通大学学报,2019,53(1):26–34.[2]李玉龙,刘萍,臧勇,等.渐开线转子密封用宽顶的型线构造研究[J].机械传动,2019,43(7):172–176.[3]·18·舰船科学技术第42卷


本文编号：3112202