[发明专利]一种基于阻力性能的游艇型线优化方法

说明书

本发明公开了一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，本发明具体包括以下步骤：S1、通过数学运算开发交叉熵优化算法，S2、选取实验室的游艇型线进行三维建模，S3、对每组船型方案进行阻力性能预报，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，S5、将获得的游艇理想型线制作成实物，得出结论本发明涉及游艇设计技术领域。该基于阻力性能的游艇型线优化方法，可实现通过采用先进的基于CAD/CFD的船型仿真优化技术对母型艇进行阻力性能优化，通过建立母型艇全参数化三维模型，采用改进的随机优化算法生成系列艇型方案，对各方案开展阻力性能计算，搜索全局最优解，预期最优艇型方案阻力性能提升10%以。

技术领域

本发明涉及游艇设计技术领域，具体为一种基于阻力性能的游艇型线优化方法。

背景技术

游艇是一种水上娱乐用高级耐用消费品，它集航海、运动、娱乐、休闲等功能于一体，满足个人及家庭享受生活的需要，在发达国家，游艇像轿车一样多为私人拥有，而在发展中国家，游艇多作为公园、旅游景点的经营项目供人们消费，少量也作为港监、公安、边防的工作手段，游艇是一种娱乐工具这一本质特征，使它区别于作为运输工具的高速船和旅游客船，游艇将会和汽车一样，成为进入家庭的下一代耐用消费品。

针对我国目前游艇设计水平相对落后的现状，本发明提出采用先进的基于CAD/CFD的船型仿真优化技术对母型艇进行阻力性能优化，通过建立母型艇全参数化三维模型，采用改进的随机优化算法生成系列艇型方案，对各方案开展阻力性能计算，搜索全局最优解，预期最优艇型方案阻力性能提升10%以上，能够满足研究初衷，研究内容为指导高性能艇型科学、高效的设计提供理论依据，研究成果有助于提升我国游艇自主设计水平，开发阻力性能较优艇型，能够带动游艇设计水平的提升，促进产业上档升级。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，通过建立母型艇全参数化三维模型，采用改进的随机优化算法生成系列艇型方案，对各方案开展阻力性能计算，搜索全局最优解。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于阻力性能的游艇型线优化方法，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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；