[发明专利]一种基于阻力性能的游艇型线优化方法

权利要求书

1.一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、通过数学运算开发交叉熵优化算法，将船型变换和阻力性能计算模块进行集成；

S2、选取实验室的游艇型线进行三维建模，并采用仿射变换和Lackenby变换法对船型进行全局变换；

S3、对每组船型方案进行阻力性能预报，优化得到阻力性能最优游艇型线；

S4、采用全参数化方法对船体局部型线进行变换和阻力性能预报，直到满足算法规则为止；

S5、将获得的游艇理想型线制作成实物，运用数值仿真和静水测试两种方法来验证阻力降低效果，得出结论。

2.根据权利要求1所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述步骤S1中阻力性能计算模块包括势流计算模块和粘性流模块，且势流计算模块用于计算游艇的兴波阻力，边界条件为非线性自由液面，数值的离散采用高质量的面元网格，此外船体表面不可穿透。

3.根据权利要求2所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述粘性流模块用于计算游艇的粘压阻力和摩擦阻力，入流面设为入流边界条件，出流面设为出流边界条件，外边界和对称面都设为滑移边界条件，船表面采用无滑移边界条件，湍流模型为k-ω SST模型，船艉部分计算域的离散采用全结构化六面体网格。

4.根据权利要求1所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述步骤S4中全参数化变换方法，具体包括以下步骤：

T1、首先需要对母型游艇型线的几何特点进行分析，确定全局特征参数和局部特征参数；

T2、然后根据已知信息及特征参数，采用F样条生成船型的特征曲线；

T3、再编写宏命令用以描述特征横剖线，在此基础上使用曲线生成器生成一系列的船体横剖线；

T4、最后由曲面生成器运用元曲面生成法生成可通过有限参数进行描述的光顺船体曲面。

5.根据权利要求1所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述步骤S3在优化过程中需要对母型艇型线拟合精度、阻力性能计算精度进行验证，此外还需要通过数值测试函数研究交叉熵法的全局收敛性。

6.根据权利要求1所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：船体型线优化框架包括船型设计模块、船型分析模块、船型评估模块和船型变换模块这四个基本模块。

7.根据权利要求6所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述船型设计模块是采用CAD船型参数化修改技术，对母型进行修改，生成光顺的船体曲面，并得到CFD软件可识别的船型几何描述。

8.根据权利要求6所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述船型分析模块对船型进行CFD的数值模拟，获得表面的压力分布、局部流动等流场信息。

9.根据权利要求6所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述船型评估模块根据CFD数值模拟的流场信息，对船型进行阻力等水动力性能评估。

10.根据权利要求6所述的一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，其特征在于：所述船型变换模块能够分析比较不同船型设计参数以及不同设计参数的组合对于水动力性能的影响，并采用合理的优化算法适当的调节设计参数。