基于CFD技術(shù)的散貨船線型優(yōu)化研究

陳 康，周志勇，魏菲菲

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 200032）

0 概 述

隨著CFD（Computational Fluid Dynamics，計算流體動力學(xué)）技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)在船舶性能研究領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用[1～4]。CFD 技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)為在船體先期研發(fā)階段將 CFD技術(shù)應(yīng)用于母型的選取、線型優(yōu)化及阻力性能評估等方面；隨著燃油價格不斷上漲和要求船舶節(jié)能降耗，來體現(xiàn)船舶的優(yōu)良快速性能。依托工信部高技術(shù)船舶科研項目“計算流體力學(xué)的實用化研究——基于 CFD的船舶快速性能優(yōu)化技術(shù)和設(shè)計準(zhǔn)則研究”，本文以17.5萬dwt散貨船為研究對象，應(yīng)用CFD軟件和優(yōu)化軟件開展線型優(yōu)化的數(shù)值研究，并進(jìn)行船模試驗加以驗證。

1 研究方法

為了實現(xiàn)船體線型優(yōu)化、改善船舶快速性能，以7.5萬dwt散貨船為研究對象，其主尺度見表1。結(jié)合 FRIENDSHIP-Framework[5,6]強(qiáng)大的改型、優(yōu)化功能軟件與專業(yè)船舶 CFD 計算軟件SHIPFLOW[7]的優(yōu)勢，定義 17.5萬 dwt散貨船的原始線型艏、艉部的若干特征參數(shù)為優(yōu)化變量。球艏優(yōu)化時以船體興波阻力系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)、球艉優(yōu)化時以總阻力系數(shù)及標(biāo)稱伴流為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的改型和數(shù)值計算。對計算得到的自由水面波形、船體阻力值及伴流場等開展比較研究，并根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，確定若干船模阻力試驗方案，來驗證CFD優(yōu)化的結(jié)論。

表1 17.5萬dwt散貨船的主尺度

2 艏部優(yōu)化

2.1 建立艏部改型參數(shù)

為了研究球艏對船體興波阻力和艏部流場壓力分布的影響，選取了 CLPR、CZB、CBB三個特征參數(shù)為改型的優(yōu)化參數(shù)。其中，CLPR=LPR/LPP為長度系數(shù)， LPR為球艏伸出艏垂線的長度，LPP為兩柱間長；……