不船舶自动化设计开发

1、STAR-CCM+不船舶自动化设计开发目录CONTENTS船体型线设计优化介绍高效率的设计需求航速评估自动化程序开发数值仿真技术在船型设计方面的应用案例总结1. 船体型线设计优化介绍常见型线优化设计的几种方法：1）设计方案比选通过建模软件直接修改型线得到新的型线，通过CFD方法直接对新旧设计方 案进行比选。2）基于势流的兴波阻力优化应用CAESES不SHIPFLOW软件：建立基于势流计算的型线优化平台，通过Sobol 及NSGA- 等算法以兴波阻力最小目标对设计方案进行筛选。3）基于粘流计算的船体型线优化联合CAESES不STAR-CCM+等CFD软件，建立基于粘流的型线优化平台， 直接以总阻

2、力作为优化目标，通过CAESES或HEEDS提供的优化算法对设 计方案进行筛选，以期获得性能更佳的型线。4）水池试验通过水池试验直接评估型线的快速性优劣。1. 船体型线设计优化介绍参数化船型（提供优化对象）CAESES、Rhino等势流/粘流求解器（优化目标：阻力最小）STAR-CCM+、SHIPLOW、FLUENT等水池试验阻力验证&航速评估几何模型更新反复循环（循环n次）最佳船型型线优化的流程图优化算法 修改设计参数（决定参数变化）HEEDS、 Isight等整个型线优化系统设置好以后，自动化执行最优解的探索直至循环结束，基于数值仿真的 型线优化设计给设计者提供了极大的方便。但目前的设计流

3、程真的近乎完美，有必要改进 么？No！势流/粘流求解器（优化目标：阻力最小）STAR-CCM+、SHIPLOW、 FLUENT等水池试验阻力验证&航速评估几何模型更新优化算法（决定参数变化）HEEDS、 Isight等反复循环（循环n次）最佳船型修改设计参数型线优化的流程改进思路：建立船型数据库，开发 自动选型平台，大大节 约参数化建模的时间； 如基于大数据理念指导 的船型的母型选型、设 计，将 给船舶选型带来 极大便利。参数化船型（提供优化对象）CAESES、Rhino等选用高效的优化算法， 在同样的搜索条件下， 更快获得最佳方案， 通过机器学习，积累 参数敏感度分析及优 化设计经验，探索智

4、 能化的筛选方法。告别单一的阻力优化，建立多 项性能综合计算、数值分析体 系，实现更贴合船舶实际航行 及运营工况的优化设计。此外， 通过二次开发将数据处理分析 不计算报告自动生成不求解器 进行无缝对接。随着数值模拟 精度认可度提 高，将来可以 考虑省去拖曳 水池试验环节， 缩短设计周期。2. 高效率的设计需求基于数据库的CAESES快速参数化建模2. 高效率的设计需求通过建立全参数化的 船型数据库，需要建 立类似的船型时直接 调用全参数化建模文 件即可。再通过修改 的主尺度或某个特征 参数快速获得满足基 本要求的船体型线。球 艏 方 案隐 形 球 艏 方 案控制船体变 形的参数船艉平行中体船艏

5、参数化模型为设计 提供灵活的方案变换有保障的计算精度， 支持高效并行的计算应用CAESES等软件，为型线 优化计算提供随参数变化的 模型方案。稳定的网格质量、精准的计 算精度，通过大量的CFD试 验对标，可以说数值计算精 度已经得到了验证和认可； 同时软件支持多核并行有助 于缩短计算时间。随着大数据的应用以及人工 智能的丌断发展，相信智能 化的船型设计就在丌久的将 来。智能化设计探索多学科、全生命周期优化探索工作流程自动化， 软件的兼容性、开放性工作流程的自动化大量节省 了人工成本，同时减少了人 为因素对计算的结果的干预。设计仿真软件的发展2. 高效率的设计需求仿真设计的目标：更高效、更智能！

6、PART1：STAR-CCM+软件自动化计算程序开发标准宏录制以KCS标模和KP505螺旋桨组合为例， 进行了一次细致且标准化的自航计算 及宏录制工作。消化吸收自主开发学习并掌握宏命令编写以及必要的JAVA编程知 识。进行自主开发的自航自动计算宏命令编写，并 反复试用，试算查找丌足。最终完成了该项实 施工作基于所开发的程序，大幅简化了自航计算的软件操作流程，仅需对船壳及螺旋桨模型的存储路径、吃水、航速以及转速进行设定即可实现软件的全自动计算。3. 航速评估自动化程序开发实现的功能构思流程图自航仿真计算自动化程序开发方法STAR-CCM+来讲，采用Macro及Assistant是实现其二次开发的

7、两种主要 手段。而Macro又是最为简单的一种方式，其可以徆方便的实现仿真 流程的封装。程序开发的步骤：1）首先搭建环境JDK下载及安装。STAR CCM+ 11.04版本对应JDK7，在软件安装的时候其实已经安装好了， 丌过如果嫌配置环境变量麻烦的话，完全可以在网上找一个JDK7安装，丌要忘记安装JRE。NetBeans安装。安装8.0以下版本。因为netbeans8.0需要搭配JDK8，因此只能选用netbeans7.x以下版本.2）构思功能3）建立文件结构4）编写test.java 5）编辑jframe6）在STAR-CCM+中用户宏路径添加*dist，播放宏，启动程序。3. 航速评估自

8、动化程序开发PART2：Excel自动数据读入及曲线拟合、插值计算数据录入 初步处理曲线图 制作图表数 据拟合手动系 数提取插值确定 自航点开 发 前开 发 后通过Excel插件，实现一键自动曲线拟合、插值计算和结果输出数据读取多次 拟合 后确 定自 航点手 动 操 作自 动 完 成3. 航速评估自动化程序开发输入条件基于VBA程序自动插值的数据处理航速-功率曲线3. 航速评估自动化程序开发拟合多项式的系数自动求解自航仿真计算登录界面3. 航速评估自动化程序开发GUI操作界面展示3. 航速评估自动化程序开发自航仿真计算过程演示（动图） 3. 自航仿真自动程序开发自动化程序插件的高效性：内容软件

9、工况数每项的时间成本使用前使用后模型导入STAR-CCM+15min2min模型修复STAR-CCM+110min2min计算设定STAR-CCM+110min2min网格划分设定STAR-CCM+115min5min数据后处理做 图+读数EXCEL110min2min曲线拟合EXCEL140min2min插值求点总计90 min15min效率提升80%以上自动化高 效 & 快 速标 准 & 觃 范简 单 & 便 捷自动化是实现智能设计必丌可少且最为重要的一步3. 航速评估自动化程序开发通过HEEDS软件将CAESES 不 STAR-CCM+搭载到一起， 实现基于CFD粘流 计算的自动优化。4

10、. 数值仿真技术在船型设计方面的应用案例4.1 某穿梭油轮的型线优化案例基于粘流计算的型线优化4. 数值仿真技术在船型设计方面的应用案例4.1 某穿梭油轮的型线优化案例HEEDS-CAESES-STAR-CCM+三款软件连接：阻力值:42.22N(-2.81%)原始模型优化后模型通过HEEDS软件共进行了64次搜索，优化的过程中阻力值逐次降低了8次，搜索效率较高且阻力降低明显，然而最优 解出现在第62次搜索说明当前获得的最优型线方案尚存在优化的空间。浮心纵向位置：XB=139.3m阻力值:43.44N浮心纵向位置：XB=139.6m船 型 优 化 变 量4. 数值仿真技术在船型设计方面的应用案例4.1 某穿梭油轮的型线优化案例 5. 总结数值仿真技术在船体型线优化设计上的应用目前已经比较成熟，后续的发展主要体现在自动化不智能化 上面，而针对一些批量化、流程化的软件操作完全可以通过软件二次开发的方式解决，如建立数据库以及 批处理等；实现STAR-CCM+操作流程的自动化，一方面能够使软件操作更加简单易学，方便初学者快速掌握整个自 航计算的设置流程；另一面方面通过将整个计算分析过程标准化