بهینه سازی هیدرودینامیکی فرم بدنه شناور با استفاده از مدلسازی محاسبات سیالات پویا (CFD)

در بسیاری از ابزارهای کامپیوتری طراحی کشتی (CASD) محاسبات NURBS مورد استفاده قرار گرفته اند. بهینه سازی هیدرودینامیکیپوسته مبتنی بر محاسبات سیالات پویا (CFD) عبارت است از راه حل های CFD در ارزیابی توابع هدف در دامنه جریان اطراف کشتی که توسطمش های گسسته مشخص می شوند. بهینه سازی سیستماتیک هیدرودینامیکی فرم بدنه شناو منوط به ارائه روش و ساختاری به منظور تولیدسیستمی و خودکار مش های حاصل از تغییرات سطوح NURBS شناور است. در این مقاله. روش جدیدی به منظور تغییر شکل سطح شناور درفرآیند بهینه سازی NURBS ارائه شده است که چهار ویژگی را تضمین می کند: ۱- تنها تعداد جزئی متغیرهای طراحی برای کاهش تعداد ارزیابیتوابع هدف مورد نیاز است. ۲- برای تولید فرم های بدنه مختلف، تنوع زیادی از فرم هندسه شناور قابل بدست آمدن است. ۳- در حالتی که فقطبخشی از بدنه نیاز به بهینه شدن دارد. منطقه بهینه شده می تواند بدون انحطاط بدنه اصلی را بطور پیوسته مورد پیوند خود قرار دهد. ۴- میتوان باحفظ بدنه عملیاتی، محدودیت های هندسی متنوعی را به راحتی در فرایند بهینه سازی اجرا کرد. علاوه بر این یک ابزار تولید شبکه مبتنی برNURBS برای تفکیک کردن سطح بدنه و تولید مش مورد نیاز برای شبیه سازی CFD جریان در اطراف بدنه طراحی شده است. طراحیهیدرودینامیکی کشتی شامل چندین مراحل. از طراحی اولیه و مرحله اولیه تا طراحی نهایی است. هدف این مقاله. توسعه یک ابزار عملی بهینه-سازی هیدرودینامیک برای طراحی یک کشتی با کاهش کشیدگی در مرحله طراحی اولیه. ابزار عملیاتی طراحی (CFD) (کد SSF) مبتنی برتئوری جدید بنام تئوری NM که برای محاسبه جریان مداوم شناور و سنجش تابع هدف اندازه گیری کشش موج وایا کشش نهایی است. اگرچهSSF ابزار بسیار کارآمدCFD استt ولی نیاز به انجام بهینه سازی فرم بدنه برای چندین سرعت طراحی با کاهش زمان محاسبات وجود دارد کهمنجربه توسعه یک مدل تقریبی شده است. سطح پاسخی از مساله که تنها به یک تابع هدف محدود است. به صورت مستقیم توسط CFD ارزیابیشده است. مبتنی بر سطح پاسخt تابع عملکرد تحلیل متفیر (ANOVA) به منظور تحلیل تاثیر هر یک از متغیرهای مساله طراحی شده است.همچنین به منظور بدست آوردن سطح پاسخ فرم بدنه بهینه. از بهینه سازی به روش الگوریتم های تکاملی استفاده شده است. ابزار محاسباتی توسعهیافته در این مقاله. یکپارچه سازی ‎CFD, CASD و ارائه تکنیک های بهینه سازی را در بهینه سازی هیدرودینامیکی هندسه فرم کشتی تضمینمی کند. بکارگیری روش ارائه شده در یک کشتی واقعی (Wigley) نشان می دهد. که ابزار کنونی یک راه موثر و ارزان برای بهینه سازی فرم هایبدنه در مرحله طراحی اولیه است؛ همچنین تحلیل مفیدی در مورد اهمیت متغیرهای طراحی متفاوت ارائه می دهد.

Keywords:

, NURBS , بهینه سازی فرم بدنه , هیدرودینامیک شناور , CFD