光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用
发布时间：2021-10-16 12:18
船体型线设计是船舶设计领域中的难点,船体型线设计是否合理直接关系到船舶航行阻力、航速以及航行的稳定性。在传统的船体型线设计中,设计时间较长,设计过程过于复杂化,降低了设计效率。而采用光顺数学模型和振动数理论可显著提升设计效率和设计质量。本文从阐述光顺数学模型和振动数理论入手,分析了船体型线优化设计流程,并提出光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的具体应用。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(14)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
基于光顺数学理论下的第一振动数变动曲线图Fig.1CurveofthefirstvibrationnumbervariationbasedonFairingmathematicaltheory
?龋?LMS算法仿真曲线如图1所示。曲线缠绕x轴，呈凹凸变化，这是因为振动数R过多。在曲线时，振动数R为拐点数，当R或者曲线不呈现出连续变化时，虽然R仍然存在，但是拐点却没有了；第二振动数S的计算公式为，曲线图如图2所示。曲线无拐点，当第一振动数R为0时，，当x发生变化时，会产生剧烈波动，即曲线出现不光顺的问题。图1基于光顺数学理论下的第一振动数变动曲线图Fig.1CurveofthefirstvibrationnumbervariationbasedonFairingmathematicaltheory图2基于光顺数学理论下的第二振动数变动曲线图Fig.2Curveofthesecondvibrationnumbervariationbasedonthetheoryoffairingmathematics2船体型线优化设计流程在船体型线优化设计中要采用非线性规划法设计最小阻力船型，要求兴波阻力、粘合力和平板摩擦阻力之和达到最小值。在设计中，要确定设计变化，对船体形状参数进行调节，确保船体型变量值中的水线、船底、前后端的相关变量值都在固定范围内变动。同时，在船体型线设计时还要确定约束条件，要求算法中的模型变量为非负值；优化设计后的船型排水体积明显大于未改良的排水体积；优化设计后的船型各点型值与之前变形量差值不得小于0。船体型线优化设计流程如图3所示。先获取各项初始型值文件，包括输入要素、变量个数、航速等，再优化计算约束条件，对船体型线进行优化，设计出最小阻力船型，有效降低排水体积和吃水量，得到曲线光顺、阻力最小的船体型线。图3船体型线优化设计流程图Fig.3Flowchartofoptimizationdesignofshipshapeline3光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用3.1设计准则CrCry′2y
形状参数进行调节，确保船体型变量值中的水线、船底、前后端的相关变量值都在固定范围内变动。同时，在船体型线设计时还要确定约束条件，要求算法中的模型变量为非负值；优化设计后的船型排水体积明显大于未改良的排水体积；优化设计后的船型各点型值与之前变形量差值不得小于0。船体型线优化设计流程如图3所示。先获取各项初始型值文件，包括输入要素、变量个数、航速等，再优化计算约束条件，对船体型线进行优化，设计出最小阻力船型，有效降低排水体积和吃水量，得到曲线光顺、阻力最小的船体型线。图3船体型线优化设计流程图Fig.3Flowchartofoptimizationdesignofshipshapeline3光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用3.1设计准则CrCry′2yn(x)基于光顺数学理论的船体型线优化设计需要满足三次样条曲线和连续性准则的要求，确定出2项振动数的目标值。船体型线包括纵剖线、水线、战线等，这些曲线的振动数R=拐点数，拐点数一般取值为0，1，2，而对于船体型线上的特殊线型应取值为3。从现有的船体型线设计来看，拐点数都≤3。令r表示理论拐点数，为实际拐点数，则在≤r时可满足R准则的要求。在确定振动数S的目标值时，需要借助曲率函数进行分析，以在曲率线上直观反映出原曲线的凹凸。曲率曲线属于非线性参数，为降低参数确定的难度，可假设≤1，将其函数转换为，可将非线性参数转化为线性参数问题。在线性参数模型中，集中载荷变化是导致曲线凹凸变化的重要因素，一般凹凸区间越小，则曲线双顺度越高，以满足S准则要求。第42卷王丽：光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用·11·
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS Workbench的船用橡胶减振器振动优化设计[J]. 叶文荣,于忠杰,陆子恒. 中国修船. 2019(06)
[2]浮筏参数对船用离心泵振动特性的影响[J]. 王新海,李钰,刘厚林,王凯,王淑红,王玥. 排灌机械工程学报. 2019(11)
[3]基于鱼骨图与层次分析法的船舶柴油机异常振动分析[J]. 梁仲明,朱发新,滕宪斌,李玉乐,李源. 广州航海学院学报. 2019(03)
[4]非线性规划法的最小阻力船型研究设计[J]. 王素华,陈建. 舰船科学技术. 2019(12)
[5]基于RBF的船体曲面变形方法及在船体型线优化中的应用[J]. 周昊,冯佰威,沈通. 船舶工程. 2014(05)
[6]势流计算在船舶型线优化改型中的适用性研究[J]. 陈红梅,蔡荣泉. 船舶工程. 2012(S2)
本文编号：3439793
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(14)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
基于光顺数学理论下的第一振动数变动曲线图Fig.1CurveofthefirstvibrationnumbervariationbasedonFairingmathematicaltheory
?龋?LMS算法仿真曲线如图1所示。曲线缠绕x轴，呈凹凸变化，这是因为振动数R过多。在曲线时，振动数R为拐点数，当R或者曲线不呈现出连续变化时，虽然R仍然存在，但是拐点却没有了；第二振动数S的计算公式为，曲线图如图2所示。曲线无拐点，当第一振动数R为0时，，当x发生变化时，会产生剧烈波动，即曲线出现不光顺的问题。图1基于光顺数学理论下的第一振动数变动曲线图Fig.1CurveofthefirstvibrationnumbervariationbasedonFairingmathematicaltheory图2基于光顺数学理论下的第二振动数变动曲线图Fig.2Curveofthesecondvibrationnumbervariationbasedonthetheoryoffairingmathematics2船体型线优化设计流程在船体型线优化设计中要采用非线性规划法设计最小阻力船型，要求兴波阻力、粘合力和平板摩擦阻力之和达到最小值。在设计中，要确定设计变化，对船体形状参数进行调节，确保船体型变量值中的水线、船底、前后端的相关变量值都在固定范围内变动。同时，在船体型线设计时还要确定约束条件，要求算法中的模型变量为非负值；优化设计后的船型排水体积明显大于未改良的排水体积；优化设计后的船型各点型值与之前变形量差值不得小于0。船体型线优化设计流程如图3所示。先获取各项初始型值文件，包括输入要素、变量个数、航速等，再优化计算约束条件，对船体型线进行优化，设计出最小阻力船型，有效降低排水体积和吃水量，得到曲线光顺、阻力最小的船体型线。图3船体型线优化设计流程图Fig.3Flowchartofoptimizationdesignofshipshapeline3光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用3.1设计准则CrCry′2y
形状参数进行调节，确保船体型变量值中的水线、船底、前后端的相关变量值都在固定范围内变动。同时，在船体型线设计时还要确定约束条件，要求算法中的模型变量为非负值；优化设计后的船型排水体积明显大于未改良的排水体积；优化设计后的船型各点型值与之前变形量差值不得小于0。船体型线优化设计流程如图3所示。先获取各项初始型值文件，包括输入要素、变量个数、航速等，再优化计算约束条件，对船体型线进行优化，设计出最小阻力船型，有效降低排水体积和吃水量，得到曲线光顺、阻力最小的船体型线。图3船体型线优化设计流程图Fig.3Flowchartofoptimizationdesignofshipshapeline3光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用3.1设计准则CrCry′2yn(x)基于光顺数学理论的船体型线优化设计需要满足三次样条曲线和连续性准则的要求，确定出2项振动数的目标值。船体型线包括纵剖线、水线、战线等，这些曲线的振动数R=拐点数，拐点数一般取值为0，1，2，而对于船体型线上的特殊线型应取值为3。从现有的船体型线设计来看，拐点数都≤3。令r表示理论拐点数，为实际拐点数，则在≤r时可满足R准则的要求。在确定振动数S的目标值时，需要借助曲率函数进行分析，以在曲率线上直观反映出原曲线的凹凸。曲率曲线属于非线性参数，为降低参数确定的难度，可假设≤1，将其函数转换为，可将非线性参数转化为线性参数问题。在线性参数模型中，集中载荷变化是导致曲线凹凸变化的重要因素，一般凹凸区间越小，则曲线双顺度越高，以满足S准则要求。第42卷王丽：光顺数学模型与振动数理论在船体型线优化设计中的应用·11·
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS Workbench的船用橡胶减振器振动优化设计[J]. 叶文荣,于忠杰,陆子恒. 中国修船. 2019(06)
[2]浮筏参数对船用离心泵振动特性的影响[J]. 王新海,李钰,刘厚林,王凯,王淑红,王玥. 排灌机械工程学报. 2019(11)
[3]基于鱼骨图与层次分析法的船舶柴油机异常振动分析[J]. 梁仲明,朱发新,滕宪斌,李玉乐,李源. 广州航海学院学报. 2019(03)
[4]非线性规划法的最小阻力船型研究设计[J]. 王素华,陈建. 舰船科学技术. 2019(12)
[5]基于RBF的船体曲面变形方法及在船体型线优化中的应用[J]. 周昊,冯佰威,沈通. 船舶工程. 2014(05)
[6]势流计算在船舶型线优化改型中的适用性研究[J]. 陈红梅,蔡荣泉. 船舶工程. 2012(S2)
本文编号：3439793
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