基于CFD的游艇流体力学仿真及艇身造型优化研究

发布时间：2022-01-28 00:08

　　游艇艇身造型优化设计作为游艇总设计的重要部分,对游艇的各项性能以及经济实用性都有着十分重要的意义。游艇总阻力是游艇水动力性能的重要指标,因此,如果能够实现最小阻力的游艇造型,将会极大提升游艇的市场竞争力。论文针对游艇艇身,开展了流体力学仿真分析和以降低游艇总阻力为目标的游艇艇身造型优化研究。本课题主要包含以下研究内容:首先,建立游艇原始模型,对游艇模型进行清理后建立游艇流体力学有限元仿真模型,通过CFD软件对游艇的不同工况进行仿真,并对游艇的流场特性进行分析。其次,建立了基于CFD的游艇造型优化流程,确定优化目标为总阻力。利用拉丁超立方抽样对设计变量进行试验设计,运用自由变形技术对游艇艇身进行自由变形,经过几何建模后建立游艇的有限元仿真模型,通过CFD仿真对总阻力进行采样。利用皮尔逊相关系数对训练数据进行分析,挖掘出设计变量与优化目标之间的联系。分别基于二次响应面模型和Stacking集成学习方法对训练数据建立代理模型,利用网格搜索策略对Stacking模型进行优化,采用平均绝对误差和相对平均绝对误差作为模型评价方法,比较二次响应面模型和Stacking模型分别在5折交叉试验下和所有训... 

【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2两相流示意图

第二章游艇流体力学仿真分析13图2-4游艇三维模型简化图本文游艇三维模型的基本参数如表2-1所示。表2-1游艇模型参数名称符号数值船长PPL15930mm型宽B5790mm片体间距b4050mm设计吃水d1000mm型深D2890mm水线宽WLB5600mm水线长L14230mm排水量27.907m3最大航速V25kn方形系数bC0.3472.3.2计算域的确定和网格划分1）计算域的确定计算域为流体力学计算时参与积分计算的几何区域，可以根据特性被划分为外流计算域和内流计算域。内流计算域除了进出口外，通常为壁面边界。外流场计算域一般是指对仿真对象的外部流场的进行计算，常由人为确定外部边界，常见于航空航天领域，本文中的游艇仿真属于外流场计算。

电子科技大学硕士学位论文14在数值计算过程中，计算域的大小关系到流体仿真结果的精确度，如果流体域过小，在模拟水池时，由于计算域在波浪前进的方向上没有提供足够的长度，当波浪到达边界面后可能会被挡住然后出现回流的情况，从而对船舶的行驶产生影响，进而使数值计算的结果出现差错。相反，若流体域过大，网格尺寸不变的情况下，划分出来的网格数量会较多，对计算机性能要求更大。(a)(b)图2-5游艇计算域。(a)计算域侧视图；(b)计算域俯视图

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3613327