基于CFD的带附体KCS船在波浪中的阻力及纵摇优化

摘要

[目的]为了降低船体在波浪中的阻力并改善其耐波性,将给船体添加合适的附体,如减摇鳍和压浪板。[方法]首先,对仅在船艏添加减摇鳍和在船艉添加压浪板,以及在船艏、船艉均添加附体的3艘船采用黏流求解器naoe-FOAM-SJTU进行数值计算,并将这3艘船各自的阻力及纵摇与未添加附体的KCS船体进行对比;然后,通过改变减摇鳍宽度与压浪板长度得到30艘样本船,且对各样本船进行特定工况下的水动力性能评估;最后,根据各变形船的数值计算结果建立Kriging模型,依据该模型,利用遗传算法达到关于船体总阻力及纵摇幅值的Pareto前沿,再从中选取3艘典型的优化变形船进一步予以验证分析。[结果]结果显示,优化后的KCS船体在一个遭遇周期内纵摇幅值和平均阻力最大降幅分别达12.7%和12.5%。[结论]研究表明,在迎浪工况下,通过为KCS船体添加压浪板和减摇鳍,以及针对附体主尺度的优化,可以有效降低其在波浪中的总阻力,优化纵摇幅值。