基于EEDI能效设计指数的高性能船舶优化方法研究

发布时间：2017-06-01 01:08

  本文关键词：基于EEDI能效设计指数的高性能船舶优化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：EEDI能效设计指数是衡量船舶能效水平的重要指标,对于新建船舶,在设计初期和试航阶段都需要对该指标进行验证,验证满足要求,可以投入运营,反之则淘汰。但该规则并不适用所有船型,对于高性能船舶,规则并没有具体要求。然而伴随着全球温室效应的不断加强,EEDI的要求将越来越严格,高性能船舶未来也将纳入至标准当中。因此,对高性能船舶EEDI的研究,是高性能船舶建造及研究单位的重要课题。 为了应对未来EEDI对高性能船舶进行限制,本文在现有的EEDI规则基础上,研究了高性能船舶EEDI,对高性能船舶EEDI计算公式及基线公式进行了探讨,并以高速游艇为实例,对其能效水平进行了分析研究,得出该类型船舶EEDI能效水平。并从节能装置、无压载水设计和船型优化三个方面具体介绍了提高高性能船舶能效水平的措施,为日后高性能船舶节能减排研究提供参考。 为了进一步提高高性能船舶的能效水平,本文创新性的提出了基于EEDI的高性能船舶多目标优化方法研究,其原理是采用合适的多目标优化算法,对影响高性能船舶EEDI的两个重要因素航速和载重能力进行多目标优化,从而达到高性能船舶EEDI优化的目的。学习研究多目标优化方法,对比分析多目标粒子群优化算法和多目标遗传算法,选择更适合于EEDI优化的多目标遗传算法。基于MATLAB多目标遗传算法工具箱,以57.6米高速铝合金快速反应支持船为实例,对该高速船进行EEDI多目标优化,得出满意的优化设计方案。优化结果表明,多目标遗传算法的应用在高性能船舶设计初期的船型论证中能有效的提高高性能船舶的能效水平。
【关键词】：EEDI 高性能船舶 多目标优化 多目标遗传算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U662
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 前言11-12
• 1.2 多目标优化方法研究概述12-13
• 1.3 论文主要工作13-15
• 第2章 EEDI能效设计指数研究15-26
• 2.1 前言15
• 2.2 EEDI计算公式15-20
• 2.2.1 碳转换系数CF16
• 2.2.2 船舶航速v_(ref)16
• 2.2.3 载重能力Capacity16-17
• 2.2.4 船舶功率P17-18
• 2.2.5 单位燃油消耗量SFC18
• 2.2.6 各修正系数18-20
• 2.3 EEDI基线研究20-22
• 2.3.1 EEDI基线的确定20-21
• 2.3.2 折减系数的确定21-22
• 2.4 EEDI适用范围及验证流程22-25
• 2.4.1 适用范围23
• 2.4.2 验证流程23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 高性能船舶与EEDI能效设计指数26-43
• 3.1 前言26
• 3.2 高性能船舶26-33
• 3.2.1 高性能排水型单体船27-29
• 3.2.2 小水线面双体船和穿浪双体船29-31
• 3.2.3 高性能多体船31
• 3.2.4 槽道滑行艇31
• 3.2.5 水翼艇31-32
• 3.2.6 气垫船32-33
• 3.3 高性能船舶EEDI能效设计指数33-37
• 3.3.1 高性能船舶EEDI探讨33-34
• 3.3.2 实例分析34-37
• 3.4 改善能效水平的方法37-42
• 3.4.1 节能装置38-41
• 3.4.2 无压载水设计41-42
• 3.4.3 船型优化42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 多目标优化方法研究43-56
• 4.1 前言43
• 4.2 多目标优化问题43-45
• 4.2.1 定义43-44
• 4.2.2 多目标优化Pareto解集44-45
• 4.3 多目标优化方法45-50
• 4.3.1 多目标粒子群优化算法45-47
• 4.3.2 多目标遗传算法47-49
• 4.3.3 两种优化算法的比较49-50
• 4.4 MATLAB多目标遗传算法工具箱50-55
• 4.4.1 多目标遗传算法工具箱的特征50
• 4.4.2 MOGA算法的实现50-52
• 4.4.3 实例计算验证52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 高性能船舶EEDI多目标优化56-67
• 5.1 前言56
• 5.2 船型参数与目标函数56-59
• 5.2.1 船型参数57
• 5.2.2 目标函数-航速v_(ref)57-58
• 5.2.3 目标函数-载重能力Capacity58-59
• 5.3 高速铝合金船EEDI多目标优化59-66
• 5.3.1 母型船EEDI值计算59
• 5.3.2 EEDI优化模型的建立59-60
• 5.3.3 优化工具箱的应用60-62
• 5.3.4 优化结果分析62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 优化船型阻力数值模拟67-79
• 6.1 前言67
• 6.2 船体模型的建立67-70
• 6.2.1 NAPA简介67-68
• 6.2.2 船体的建模68-69
• 6.2.3 静水力计算69-70
• 6.3 阻力数值模拟70-72
• 6.3.1 FLUENT简介70-71
• 6.3.2 流域及网格划分71-72
• 6.3.3 阻力数值模拟72
• 6.4 计算结果分析72-78
• 6.4.1 船体表面压力分析73-76
• 6.4.2 船体表面流线分析76-77
• 6.4.3 阻力分析77-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第7章 总结与展望79-81
• 7.1 总结79-80
• 7.2 展望80-81
• 参考文献81-83
• 附录A 优化计算Pareto解集83-87
• 致谢87-88
• 作者简介88

【参考文献】

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本文编号：411173