基于减速慢航集装箱船的船型优化设计方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文基于减速慢航集装箱船的船型优化设计方法研究博士研究生：卢雨指导教师：胡安康教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造哈尔滨工程大学2016年11月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文基于减速慢航集装箱船的船型优化设计方法研究博士研究生：卢雨指导教师：胡安康教授学位级别：工学博士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2016年9月论文答辩日期：2016年11月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据

2、ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchonHullFormOptimizationDesignMethodologyfortheContainerVesselConsideringSlowSteamingCandidate:LuYuSupervisor:Prof.HuAnkangAcademicDegreeAppliedfor:DoctorEngineeringSpecialty:DesignandConstruc

3、tionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:Sep.2016DateofOralExamination:Nov.2016University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

4、集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。

5、同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据基于减速慢航集装箱船的船型优化设计方法研究摘要随着全球航运业的不断发展，来自船舶营运立场的油耗问题与来自海洋环境保护视角的温室气体排放问题引起了国际范围内的广泛关注。船型优化对于航运业节能减排实现经济环保利益最大化

6、是当今船舶科学研究领域的重点攻关课题。本文瞄准国际船型技术发展前沿，针对节能减排的新型船型优化设计理念，重点突破船型变换技术，依托可靠有效的船舶水动力性能预报技术，以最优化理论作为技术支撑，最终建立稳健的船型优化设计系统，并形成了工程实际应用能力，为船舶设计方法的自主创新和技术能力的跨越发展奠定基础。本文系统归纳了国内外船型优化的相关研究成果，分别详尽地论述了船型变换技术，水动力性能预报技术及最优化求解技术三大核心技术模块，指出了船型优化技术的发展趋势。采用船型变换技术中的特征参数化曲线，原创性给出

7、偏参数映射变形方法的理论计算公式，据此开展了船体三维偏参数化几何变形与光顺过渡，证明了此变形技术的可靠性。从势流理论出发，利用Rankine源面元法数值求解船舶静水阻力性能，同时，考虑船舶在波浪中航行的运动特性，基于切片理论假设，采用STF方法完成船舶运动性能的理论预报，此为船型优化设计目标函数的准确评估奠定了必要基础。接着，详细阐述了传统及智能优化算法的基本原理、操作流程以及改进策略等，并开展了多目标优化算法的应用研究，包括多目标遗传及粒子群优化算法以及多目标线性规划思想。基于此三大关键技术，进而

8、完成船型优化设计系统的构建，对于深入理解船型优化内涵与建立设计流程具有指导意义。以中高速船为研究对象，选取实用船型S60，对该船舯前体完成了基于设计航速点的多种优化算法的型线优化，减阻效果收益显著，并对各优化算法的减阻差异与计算收敛性进行了对比分析。同时，对DTMB5415舰船开展了基于多航速点的首部线型优化设计研究。采用多目标遗传算法，得到各航速点子目标函数之间的Pareto解集，最终优化方案船型在各考察航速点下的总阻力均有所减小，优化计算结果较为理想，表明本文建立