基于BP人工神经网络和遗传算法的船舶螺旋桨优化设计

在原有图谱设计方法的基础上,采用BP(Back-Propagation)人工神经网络模型和遗传算法GA(GeneticAlgorithm),建立了一种船舶螺旋桨优化设计方法.BP人工神经网络模型通过训练可以具备强大的非线性映射能力,以数学解析的形式,较好地提取了海量螺旋桨水动力性能数据特征;GA不依赖于问题的具体领域,对问题的种类有很强的鲁棒性,为计算机辅助船舶螺旋桨优化设计提供了一种通用的多参数优化框架.针对三体消波艇半浸式螺旋桨和沿海巡逻艇螺旋桨的设计实例表明,该方法能快速可靠地搜索到最优解,不仅具有足够的工程精度,而且实用方便,适用性强.     

基于BP人工神经网络和遗传算法的船舶螺旋桨优化设计

在原有图谱设计方法的基础上,采用BP(Back-Propagation)人工神经网络模型和遗传算法GA(GeneticAlgorithm),建立了一种船舶螺旋桨优化设计方法。BP人工神经网络模型通过训练可以具备强大的非线性映射能力,以数学解析的形式,较好地提取了海量螺旋桨水动力性能数据特征;GA不依赖于问题的具体领域,对问题的种类有很强的鲁棒性,为计算机辅助船舶螺旋桨优化设计提供了一种通用的多参数优化框架。针对三体消波艇半浸式螺旋桨和沿海巡逻艇螺旋桨的设计实例表明,该方法能快速可靠地搜索到最优解,不仅具有足够的工程精度,而且实用方便,适用性强。     

基于图谱设计法的11300 DWT油船螺旋桨优化设计

针对目前航运市场萧条、船舶运价急剧下降、能源消耗大、运营成本居高不下的问题,以11 300 DWT油船为研究对象,运用图谱设计法对螺旋桨进行优化设计,并利用CFD方法对螺旋桨优化后的淌水性能与节能效果进行了数值模拟及实船试验,进而达到船舶节能降耗的目的。实船试验结果表明,优化后的螺旋桨在保证效率的同时,船舶油耗下降约19%,在很大程度上降低了船舶的运营成本。     

吊舱式电力推进船舶螺旋桨匹配设计仿真研究

在国内,吊舱推进器的设计还处于理论起步阶段,尤其是吊舱推进器螺旋桨,其设计方法尚未成熟,而螺旋桨的设计对于整个推进系统推进性能的影响又尤为关键,关系到船—机—桨匹配的综合推进性能。为此,采用常规螺旋桨敞水特性图谱等效设计POD螺旋桨参数的方法对吊舱推进器螺旋桨进行设计,分析吊舱式推进船舶船—机—桨的匹配性能。为了提高设计效率及优化推进系统的推进性能,针对吊舱式电力推进船舶,采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数,同时基于LabVIEW图形化编程语言开发船—机—桨匹配数值分析软件以对设计参数进行静态匹配计算,并与母船的推进效率进行对比,选取最优化的螺旋桨参数作为POD螺旋桨参数,以优化推进效率。研究结果表明：采用常规螺旋桨等效设计方法设计POD螺旋桨参数的方案,同时结合开发的船—机—桨匹配数值仿真分析平台,可以方便、快捷地对吊舱式推进船舶进行船—机—桨匹配分析计算比较,提高推进性能。     

螺旋桨切割直径法在高速艇中的应用

针对某高速艇在试航过程中出现的船舶主机负荷过重及转速达不到要求的问题,分析其原因,并对螺旋桨切割直径法的两种理论计算方法和一种经验公式估算法的应用进行探讨。切割直径计算方法以实测轴功率为计算依据,采用检查图谱确定切割量,同时采用经验公式确定切割量并进行比较。通过对切割螺旋桨后的实船试验结果与理论计算和经验公式估算的对比,得出对于高速艇螺旋桨切割量的计算,采用检查图谱理论计算的准确程度要比经验公式估算法高。     

基于Matlab的船舶螺旋桨推力与转矩仿真计算

螺旋桨作为船舶动力系统的主要构成,其工作状态直接影响着船舶的航行。船舶螺旋桨的推力和转矩计算是螺旋桨性能研究的重点,也是螺旋桨设计与优化的研究基础。本文基于螺旋桨的相关理论,建立推力以及扭矩的计算模型,并使用Matlab进行螺旋桨的推力以及转矩仿真计算。结果表明,本文基于Matlab的船舶螺旋桨推力与转矩仿真计算能够满足螺旋桨性能计算要求。     

多岛遗传算法在螺旋桨优化设计中的应用

文章将优化算法应用在螺旋桨的设计中。通过建立数学模型对螺旋桨推进效率进行寻优。以影响螺旋桨推进效率的主要因素(桨叶数、直径大小、螺距比、盘面比)作为变量,进行数学建模,用多岛遗传算法(MIGA)对螺旋桨的推进效率进行优化。这样改变螺旋桨的一部分参数就能直接得到最佳效率下的其他参数,而不需要进行繁琐的螺旋桨敞水性能图谱设计,对现代螺旋桨的设计有实用价值。     

船舶可拆卸螺旋桨叶片角度优化技术

传统船舶可拆卸螺旋桨叶片角度存在不同程度的角度差,导致船舶在湍流高压水域中,螺旋桨叶片表面压力过大,造成螺旋桨损坏的问题。通过对可拆卸螺旋桨叶片结构的分析,提出船舶可拆卸螺旋桨叶片角度优化技术。首先,根据螺旋桨材料与参数的不同,对叶片结构面压力进行计算;接着,根据表面压力分布情况,对其进行叶片湍流角度压力模型建立;然后,根据模型参量对叶片最佳角度进行预测。最后,根据预测数值,完成对叶片角度的优化计算,从而达到消除角度差的目的。对比数据表明,采用角度优化后的螺旋桨,叶片表面压力系数明显降低,证明提出方法的有效性。     

多目标遗传算法在水面船舶快速性优化设计中的应用

在船舶设计中,船、机、桨的匹配问题一直是设计人员最关注的问题之一.快速性良好的船舶应使得船、主机和螺旋桨之间的性能综合匹配.通过采用改进的非支配解排序的多目标遗传算法,讨论了船舶概念设计阶段快速性优化问题.以推进系统综合效率和排水量为优化目标,考虑了混合变量的多目标优化问题.文中给出了载重量为35000t油船的快速性优化设计例子.结果表明,多目标遗传算法能够快捷搜索到全局最优解.     

基于高斯近似和NSGA-Ⅱ的伴流螺旋桨优化北大核心CSCD

[目的]为改进船舶推进性能,提高船舶效能,克服螺旋桨参数众多、建模繁琐、水动力数值计算收敛速度慢、伴流场的湍流效应等问题,提出一套螺旋桨高效优化方法。[方法]首先,将基于非均匀有理B样条的自由曲面变形(NFFD)技术构建的参数化螺旋桨作为输出,利用CFD数值仿真对螺旋桨性能特征进行预报。然后,基于仿真数据建立螺旋桨性能高斯近似预测模型,建立以提高效率、降低扭矩系数为目标的优化模型,利用二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到最优解。[结果]结果显示,在均匀流场和船后伴流场下,螺旋桨的优化结果有着相似规律,即桨叶宽度和厚度均呈减小的趋势,倾斜角呈增大趋势,但由于在船后伴流场下流速会降低,因而桨叶宽度和厚度的减小以及倾斜角的增加幅度相对于均匀流场下的小。[结论]采用所构建的方法可以实现均匀流场和船后伴流场下螺旋桨的高效优化设计。     

全结构网络技术在螺旋桨水动力性能预报中的应用

螺旋桨是船舶动力系统的重要组成部分,随着船舶逐渐向着高速化、大载重方向发展,对船舶的动力性能有了更高的要求,也对螺旋桨的推进效率、噪声性能等有了更高的要求。在船舶螺旋桨的设计和优化过程中,计算流体力学CFD发挥了非常重要的作用,包括螺旋桨水动力性能分析、空泡特征预测等。本文主要研究了船舶螺旋桨的运动模型和水动力方程,在此基础上采用了全结构网络技术对螺旋桨模型进行网格划分,并对螺旋桨的水动力性能进行了基于软件Fluent的性能仿真和预报。     

船舶螺旋桨设计方法的回顾与展望

船舶螺旋桨设计一般可分为图谱设计和理论设计两种,为满足螺旋浆越来越高的性能要求,对这两种设计方法的发展历史及其各自的优缺点分别进行了阐述。经比较分析,面元法能为螺旋浆的设计提供可靠的理论基础和计算手段,并且对船舶螺旋桨的研究方法进行了展望。     

基于改进进化算法的螺旋桨设计方法研究

本文采用约束直接搜索法进行螺旋桨设计,建立了初步设计和终结设计的数学模型,并运用进化算法优化求解,经过多个实例验算,取得了满意的结果.     

MATLAB辅助船用螺旋桨设计

介绍了功能强大的科学计算软件MATLAB ,利用其方便处理矩阵和图象的功能 ,辅助船舶螺旋桨设计 ,从最佳效率曲线着手 ,最终得到的结果与传统的手工查图谱方法大致相同 ,而计算量却大为缩小 ,效率大为提高     

螺旋桨选型的图谱应用

由于螺旋桨是船舶推进系统的重要组成部分,因而螺旋桨的选型设计是船舶建造设计中非常重要的工作。通过初步选型和最终选型2个步骤,利用图谱并结合在工作中的实际案例介绍了螺旋桨选型的具体方法和以最佳直径为指标的选型方法。     

基于量子行为遗传算法的船体局部结构优化设计

采用遗传算法解决船舶复杂结构中混合设计变量优化问题时,其效果很有效,且能获得全局最优可行解。然而,简单遗传算法局部搜索能力差且易于早熟。为了提高对船舶复杂结构设计变量解空间的搜索能力,该文设计了一种基于二进制编码的适用于混合变量的量子行为遗传算法,比较适合于复杂函数的全局寻优,且搜索能力优于标准遗传算法。通过三个算例对算法的寻优能力进行测试,实验结果表明,采用量子行为遗传算法进行的船体局部结构优化设计具有较好的计算质量与计算效率。     

船机桨匹配设计软件研究开发

为了方便、快捷的实现船机桨匹配设计工作,创建了船舶、主柴油机和螺旋桨3大数据库,基于螺旋桨图谱设计方法,利用MATLAB语言,研究开发了船机桨匹配设计软件。通过3个实例对比分析,验证此软件有很好的计算精度,适用范围广,具有一定的工程应用价值。     

吊舱推进器及其螺旋桨的敞水性能估算

对影响吊舱推进器螺旋桨性能的因素进行了分析,提出应用常规螺旋桨图谱估算POD桨敞水特性曲线的方法,根据已知POD桨的敞水特性资料,通过保持盘面比不变改变螺距比迭代计算得到等效常规螺旋桨,根据得到的螺距比变化规律和常规桨图谱,设计POD桨和估算其敞水特性,并给出算例。     

船舶机桨匹配设计与分析计算平台研究

为了方便、快捷地实现船舶机桨匹配设计及性能分析,依据荷兰船模整理完成的B型螺旋桨新图谱,通过数值计算与回归得到螺旋桨匹配设计过程中各参数回归函数,利用C#编写机桨匹配计算程序,并对船舶航行性能及主机工况进行分析.通过对比分析得到设计的计算平台可以很好的满足计算精度的要求.     

浅谈螺旋桨设计中的螺距修正

螺旋桨设计中,设计的螺旋桨的某些参数往往与所采用的图谱系列螺旋桨不同,必须对设计螺旋桨的螺距进行修正,才能使二者性能相同,文中对螺距修正方法进行了浅述。