CN116776464B - 一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法及系统 - Google Patents
一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于船型线设计技术领域，公开了一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法及系统，通过分析江海直达集装箱船典型特征，构建全参数化模型；结合实验设计和全粘性流水动力计算方法，得出各样本船阻力结果；最后，采用近似模型及多目标综合优化算法，对各尺度系列下的船体模型进行以总阻力性能最优为目标的优化研究，最终获得长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱。本发明能够在规定的尺度范围内，通过输入主要素，插值得到具有球鼻首‑双尾的江海直达集装箱船在不同方形系数、船长船宽比和船宽吃水比下的阻力性能最优的船型方案，同时输出基于近似模型的总阻力预报结果，具有良好的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于船舶型线设计技术领域，尤其涉及一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法及系统。
背景技术
目前，我国内河船舶型线设计水平参差不齐，船舶安全性、营运经济性等问题突出，也影响了我国的节能减排计划，因此，开展内河主要绿色节能船型系列化、标准化工作是当下船体型线设计的重要方向。
传统设计方法通常由造船工程师依据积累的设计经验，将复杂多样的母型船型线进行改造设计，使得设计出的船舶型线不成体系，同时未能有效地利用相关理论知识，得到的船型并非性能最优且设计效率较低。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
1)设计经验依赖性强：传统的内河船舶型线设计方法通常基于造船工程师的经验和直觉进行设计，缺乏科学的系统化方法，容易受到设计师个人经验和主观因素的影响，难以实现型线设计的系统化和标准化。
2)非最优性：传统的内河船舶型线设计方法仅仅依赖于设计师的经验和思路，未能充分利用相关的理论知识和先进的设计工具，从而导致设计出的船型不一定具有最优的性能。
3)缺乏体系化：传统的内河船舶型线设计方法通常是一种零散的、非体系化的方法，缺乏标准化和系统化的设计流程和规范，难以满足内河主要绿色节能船型系列化、标准化的要求。
4)设计效率低：传统的内河船舶型线设计方法通常需要大量的人工试验和调整，设计周期长、成本高、效率低下。
针对以上问题和缺陷，现代造船领域提出了一些新的内河船舶型线设计方法，如基于计算机辅助设计(CAD)、计算流体力学(CFD)、多目标优化(MOO)等方法，这些新的设计方法能够充分利用理论知识和先进的设计工具，提高设计效率和性能，满足内河主要绿色节能船型系列化、标准化的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法及系统。
本发明是这样实现的，一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法包括：
通过分析江海直达集装箱船典型特征，构建全参数化模型；结合实验设计和全粘性流水动力计算方法，得出各样本船阻力结果；最后，采用近似模型及多目标综合优化算法，对各尺度系列下的船体模型进行以总阻力性能最优为目标的优化，最终获得长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱。
进一步，所述特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的具体步骤包括：
步骤一：确定长江内河江海直达集装箱船型线谱系的构成：基于文献及内河型线数据库，确定型线谱的主要素及型线参数；
步骤二：基于参数化建模方法及平台，构建初始参数化模型：为生成各尺度系列下的长江内河江海直达集装箱船的型线谱系，基于参数化建模，通过参数控制整船尺度和部分曲面的变化；
步骤三：确定参数范围及优化变量；
步骤四：船型方案生成；基于确定的参数及范围，结合实验设计方法采样生成样本点，将样本点数据代入参数化模型进行尺度及曲面变换生成样本船；
步骤五：构建船舶水动力性能的近似计算模型；
步骤六：不同方形系数下尺度比网格化方案生成；
步骤七各尺度系列下船体型线优化：采用多目标综合优化算法，运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化，得到各尺度系列下的优良型线；
步骤八：长江内河江海直达集装箱船型线谱系生成：分析得到的各尺度系列下的优良型线，构建由船型参数、型线图、总阻力近似模型形成的型线谱系。
进一步，所述步骤二中的参数化建模是基于特征参数的建模方法，首先选取可反映船型典型特征的若干特征参数；
特征参数分为全局参数和局部参数，全局参数包括浮心纵向位置、方形系数、长宽比和宽度吃水比，用于控制整船的缩放和变形，所述局部参数分为首部和尾部的控制参数，分别用于控制首部和尾部的局部变形。
进一步，所述步骤三确定参数范围及优化变量中，根据对长江内河江海直达集装箱船的尺度确定型线谱的主要素范围，同时根据参数化模型曲面变形的光顺性原则确定型线参数的范围，上述参数即为优化设计变量。
进一步，所述步骤五构建船舶水动力性能的近似计算模型中，采用全粘性流方法对船型方案的总阻力性能进行数值计算分析，采用近似技术建立快速分析阻力的近似模型。
进一步，所述步骤七运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化中，基于近似模型的船型优化流程包括：
(1)对选取的设计变量赋初值；
(2)基于RBF修改方法生成船型曲面；
(3)若满足约束条件则到步骤(4)，否则回步骤(1)；
(4)利用神经网络近似模型预报目标值；
(5)采用多目标遗传算法优化设计变量，判断是否收敛；
(6)若不收敛，则重复步骤(2)～(5)，直到收敛或达到迭代次数。
本发明的另一目的在于提供一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成系统，所述特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成系统包括：
特征参数获取模块，用于基于文献及内河型线数据库，确定型线谱的主要素及型线参数；
初始参数化模型构建模块，用于基于参数化建模方法及平台，构建初始参数化模型，并确定参数范围及优化变量；
船型方案生成模块，用于生成样本点，将样本点数据代入参数化模型进行尺度及曲面变换生成样本船；
近似计算模型构建模块，用于构建船舶水动力性能的近似计算模型；
尺度比网格化模块，用于生成不同方形系数下尺度比网格化方案；
船体型线优化模块，用于采用多目标综合优化算法，运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化，得到各尺度系列下的优良型线；
船型线谱系生成模块，用于分析得到的各尺度系列下的优良型线，构建由船型参数、型线图、总阻力近似模型形成的型线谱系。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、本发明能够在规定的尺度范围内，通过输入主要素，插值得到具有球鼻首-双尾的江海直达集装箱船在不同方形系数、船长船宽比和船宽吃水比下的阻力性能最优的船型方案，同时输出基于近似模型的总阻力预报结果。
具体包括以下几点：
1)全参数化模型：采用全参数化模型，能够全面反映江海直达集装箱船的特征，提高设计的全面性和准确性。
2)实验设计和全粘性流水动力计算：通过实验设计和全粘性流水动力计算方法，能够准确计算各样本船的阻力结果，为后续优化提供可靠的数据支持。
3)多目标综合优化算法：采用多目标综合优化算法，能够对各尺度系列下的船体模型进行以总阻力性能最优为目标的优化，从而获得最优的船体型线，提高江海直达集装箱船的性能和经济性。
4)长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱：最终获得的长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱，能够指导船舶设计和制造，满足内河主要绿色节能船型系列化、标准化的要求，提高内河船舶的安全性和经济性。
综上所述，采用该方案能够提高内河船舶的设计效率和性能，满足内河主要绿色节能船型系列化、标准化的要求，对于我国内河船舶型线设计水平的提升具有积极的意义。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明构建了一种谱系生成方法，服务于长江内河江海直达集装箱船型线设计与开发，通过谱系的插值应用，能够快速得到相应尺度下阻力性能优良的船型，具有良好的工程应用价值。本发明对于长江内河江海直达集装箱船型线的标准化、系列化具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的原理图；
图3是本发明实施例提供的船型参数的几何意义示意图；
图4是本发明实施例提供的曲面划分示意图；
图5是本发明实施例提供的近似模型建立流程图；
图6是本发明实施例提供的基于优化技术的谱系生成方法流程图
图7是本发明实施例提供的Cb＝0)82的长江内河江海直达集装箱船型线谱；
图8是本发明实施例提供的Cb＝0.84的长江内河江海直达集装箱船型线谱；
图9是本发明实施例提供的Cb＝0.86的长江内河江海直达集装箱船型线谱；
图10是本发明实施例提供的Cb＝0.88的长江内河江海直达集装箱船型线谱；
图11是本发明实施例提供的Cb＝0.90的长江内河江海直达集装箱船型线谱；
图12是本发明实施例提供的长江内河球首-双尾江海直达集装箱船图谱插值应用方法示意图；
图13a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数LCB的插值应用示例示意图；
图13b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数LCB的插值应用示例示意图；
图14a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数inskegy_b的插值应用示例示意图；
图14b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数inskegy_b的插值应用示例示意图；
图15a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数b/B的插值应用示例示意图；
图15b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数b/B的插值应用示例示意图；
图16a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数BulbLR的插值应用示例示意图；
图16b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数BulbLR的插值应用示例示意图；
图17a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数BulbBR的插值应用示例示意图；
图17b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数BulbBR的插值应用示例示意图；
图18a是本发明实施例提供的方形系数为0.84时的参数BulbFullR的插值应用示例示意图；
图18b是本发明实施例提供的方形系数为0.86时的参数BulbFullR的插值应用示例示意图；
图19是本发明实施例提供的基于长江内河球首-双尾江海直达集装箱船图谱插值应用生成的船体曲面三维图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明针对内河船舶型线复杂多样、不成体系的现状，提出了一种长江内河江海直达集装箱船型线谱系生成方法，构建步骤主要包括三部分：第一，通过分析江海直达集装箱船典型特征，构建全参数化模型；第二，结合实验设计和全粘性流水动力计算方法，得出各样本船阻力结果；最后，采用近似模型及多目标综合优化算法，对各尺度系列下的船体模型进行以总阻力性能最优为目标的优化研究，最终获得长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱。本发明对于长江内河江海直达集装箱船型线的标准化、系列化具有重要意义。
如图1所示，本发明实施例提供的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的具体步骤包括：
S101：确定长江内河江海直达集装箱船型线谱系的构成：基于文献及内河型线数据库，确定型线谱的主要素及型线参数；
S102：基于参数化建模方法及平台，构建初始参数化模型：为生成各尺度系列下的长江内河江海直达集装箱船的型线谱系，基于参数化建模，通过参数控制整船尺度和部分曲面的变化；
S103：确定参数范围及优化变量；
S104：船型方案生成；基于确定的参数及范围，结合实验设计方法采样生成样本点，将样本点数据代入参数化模型进行尺度及曲面变换生成样本船；
S105：构建船舶水动力性能的近似计算模型；
S106：不同方形系数下尺度比网格化方案生成；
S107：各尺度系列下船体型线优化：采用多目标综合优化算法，运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化，得到各尺度系列下的优良型线；
S108：长江内河江海直达集装箱船型线谱系生成：分析得到的各尺度系列下的优良型线，构建由船型参数、型线图、总阻力近似模型形成的型线谱系。
本发明实施例中的步骤S102中的参数化建模是基于特征参数的建模方法，首先选取可反映船型典型特征的若干特征参数；
特征参数分为全局参数和局部参数，全局参数包括浮心纵向位置、方形系数、长宽比和宽度吃水比，用于控制整船的缩放和变形，所述局部参数分为首部和尾部的控制参数，分别用于控制首部和尾部的局部变形。
本发明实施例中的步骤S103确定参数范围及优化变量中，根据对长江内河江海直达集装箱船的尺度确定型线谱的主要素范围，同时根据参数化模型曲面变形的光顺性原则确定型线参数的范围，上述参数即为优化设计变量。
本发明实施例中的步骤S105构建船舶水动力性能的近似计算模型中，采用全粘性流方法对船型方案的总阻力性能进行数值计算分析，采用近似技术建立快速分析阻力的近似模型。
1.基于CAESES软件的球鼻首-双尾江海直达集装箱船参数化模型构建
参数化建模是基于特征参数的建模方法，首先需要选取可以反映船型典型特征的若干参数，这些参数不仅能有效控制船体曲面的变化，还应对阻力性能有较大的影响。特征参数可以分为全局参数和局部参数，全局参数包括浮心纵向位置、方形系数、长宽比和宽度吃水比，可以控制整船的缩放和变形，局部参数分为首部和尾部的控制参数，分别控制首部和尾部的局部变形。
通过调研分析，依据船舶领域相关理论知识和设计经验，最终选取了5个局部特征参数(首部3个，尾部2个)作为设计变量，各参数(包括全局参数)的名称、初始值和设计范围如表1所示。5个局部参数的几何意义见图3所示，图3中尾鳍内侧肥大度:y/b，尾轴间距比:b/B；球鼻艏宽度比:BulbB/B；球鼻艏下方丰满度:S1/S2；球鼻艏长度比:BulbL/Lpp。
表1特征参数信息表
对于船体曲面的建模，通常从船体中部的平行中体或是最大横剖面处开始建模，再依次往船首和船尾方向延伸。根据本船的船型特点，船首具有球鼻首，船尾具有双尾，中间是长平行中体，因此可以将全船大致分成前部、中部、后部三个部分分别建模，再根据特征曲线的分布情况和曲面建立的难易程度将首尾部分曲面细分。采用CAESES软件对该江海直达集装箱船进行参数化建模，具体的曲面划分情况如图4所示。
2.近似模型的建立
首先根据表1所示的参数范围，采用DOE(Design of Experiment，试验设计)方法均匀采样180个船型参数组合方案，然后根据生成的样本点利用CAESES软件生成对应的船体三维模型，使用相同的数值计算模型对样本船进行CFD计算，最后基于180个样本船总阻力数据在Isight中构建RBF(Radial Basis Function，径向基函数)近似模型。构建完成后，还需对近似模型的精度进行检查，如精度不符合要求，需更改近似模型参数设置或增加样本点来提高近似模型精度，具体流程图如图5所示。
3.船型优化研究与型线谱系生成
基于近似模型的船型优化流程见图6，具体过程如下：
(1)对选取的设计变量赋初值。
(2)基于RBF修改方法生成船型曲面。
(3)若满足约束条件则到步骤4，否则回步骤1。
(4)利用神经网络近似模型预报目标值。
(5)采用多目标遗传算法优化设计变量，判断是否收敛。
(6)若不收敛，则重复步骤2～5，直到收敛或达到迭代次数。
利用Isight集成近似模型构建船型优化平台，选择合适的优化算法，得到该船型在各个尺度系列下的优良型线，最终生成长江内河江海直达集装箱船型线谱系。
谱系的表达形式为不同方形系数下，最优船体型线的主要参数(浮心纵坐标LCB、尾轴间距b/B、双尾内侧肥大度inskeg_b、球鼻艏长度比BulbLR、球鼻艏宽度比BulbBR和球鼻艏下方丰满度BulbFullR)随L/B、B/T的变化曲线。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
一种信息数据处理终端，用于实现所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
长江内河球鼻首-双尾江海直达集装箱船型线谱生成的具体实施方式：
1.不同方形系数下的尺度比网格化方案生成：
根据长江内河江海直达集装箱船的尺度和尺度比，方形系数及航速的变化范围，进而生成不同方形系数下的尺度比网格化方案。在航速取Fn＝0.158时，基于构建江海直达集装箱船模型时选取的船型参数，来研究长江内河球首-双尾江海直达集装箱船型线谱。
根据给出的基本尺度系列的范围通过验证进一步的缩小其范围，最终得出方形系数Cb、尺度比B/T、L/B组合的175个船型方案，方形系数Cb、尺度比L/B、B/T的取值如表2所示：
表2方形系数、尺度比网格化方案
| Cb | 0.82 | 0.84 | 0.86 | 0.88 | 0.9 | |||
| L/B | 5 | 5.5 | 6 | 6.5 | 7 | |||
| B/T | 3 | 3.2 | 3.4 | 3.6 | 3.8 | 4 | 4.2 |
方形系数、长宽比、宽度吃水比分别间隔0.02、0.5、0.2取值，生成5×5×7＝175个参数(Cb、L/B、B/T)组合的船型方案。对于每个参数组合船型方案，选取表1中的局部参数和浮心纵向位置作为优化变量，以总阻力最小为优化目标进行船型优化，得到175个船型方案最优参数组合，每个参数组合就代表一个总阻力最小、且船体曲面光顺的最佳船型，型线谱的目标就是找到175个系列尺度比船型的阻力性能最优船型的船型参数及其随尺度比变化的规律。
2.基于优化技术的谱系最佳船型参数确定：
本次优化是在特定的方形系数、长宽比和宽度吃水比的组合下进行的，由前面生成的网格化方案可知，共需完成175个主尺度系列组合方案的优化。由于本次优化的目的是为了研究长江内河江海直达集装箱船型线谱系，故优化具体按照以下思路进行：
(1)基于在Isight中构建好的优化平台，先进行全局参数-浮心纵向位置的单参数优化(共175个方案组合)，得到每个方案总阻力最小时对应的浮心纵向位置；
(2)在得到基于静水总阻力的优化浮心纵坐标LCB后，考虑到江海直达船有海上航行的工况，本部分将船舶在海上航行的波浪增阻性能也进行了分析。
长江江海直达集装箱船的航线为特定航线，海上的航区主要为舟山群岛区域，该航区为遮蔽航区，风浪条件较好，最大海况不超过六级，因此本部分考虑六级海况下船体的波浪增阻性能，波浪增阻基于以下经验方法进行波浪增阻估算：
式中，ΔPW为波浪中的功率增加，除以航速即为波浪阻力增加；K为系数，取值K＝5.74e5；Ryy为实船纵向质量惯性半径，近似取Ryy＝0.25LPP；β为球首因子，有球首取1，无球首取0；式中系数A0-A8取值如表3。
表3系数A0-A8(六级风浪)
上述的波浪增阻估算方法是莫尔根据系列的中速和快速的干货船、油船、散货船等船模试验提出的回归方法，适用的船型方形系数范围0.55-0.88。对长江江海直达船型波浪增阻的估算是适合的。
(3)基于得到的每个方案的最佳浮心纵向位置数值，仅以静水阻力优化每一个局部参数：b/B、inskegy/b、BulbLR、BulbBR、BulbFullR；
(4)最终得到每个方案对应的浮心纵向位置和5个局部参数的优化值；
(5)基于优化得到的数据初步作出型线谱，并对其分析。
3.基于近似模型的谱系生成：
优化后各方案对应的船型参数的取值如表4所示，将对应的船型参数输入至构建好的近似模型中可得到对应的总阻力数值。最终得到的长江内河球首-双尾江海直达集装箱船型线谱系见附图图7-图11。
表4 175个网格化方案谱系数据
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4.长江内河球首-双尾江海直达集装箱船型线谱的插值应用方法：
对于设计用户已确定L、B、T、Cb的船型要素方案，采用如下插值模型生成优化船体型线设计方案：
①选定相邻的两个LCB(Cb1和Cb2)来进行插值：对Cb1，首先根据用户给定的主尺度要素来确定船舶实际B/T和L/B，在长江内河球首-双尾江海直达集装箱船图谱中选择两个相邻L/B，分别查图得到两套参数值：LCB1，b/B1，inskegy_b1，BulbLR1，BulbBR1，BulbFullR1和LCB2，b/B2，inskegy_b2，BulbLR2，BulbBR2，BulbFullR2；
②再根据实际的L/B的值插值得到该方形系数对应的参数值LCB3，b/B3，inskegy_b3，BulbLR3，BulbBR3和BulbFullR3；
③同理对Cb2根据实际L/B插值得到6个参数值LCB4，b/B4，inskegy_b4，BulbLR4，BulbBR4和BulbFullR4；
④最终根据LCB3和LCB4插值得到实际的LCB，根据b/B3和b/B4插值得到实际的b/B，根据inskegy_b3和inskegy_b4插值得到实际的inskegy_b，根据BulbLR3和BulbLR4插值得到实际的BulbLR，根据BulbBR3和BulbBR4插值得到实际的BulbBR，根据BulbFullR3和BulbFullR4插值得到实际的BulbFullR。
长江内河球首-双尾江海直达集装箱船型线谱的插值流程示意图见图12。
示例：参数LCB的插值应用
设计船的方形系数为Cb＝0.85，介于0.84～0.86之间，故选取两个相邻的Cb(Cb1＝0.84和Cb2＝0.86)；设计船L/B＝6，为已知图谱数值，故可直接选取L/B＝6。
①对于Cb1＝0.84，根据LCB的江海直达集装箱船图谱，在横坐标B/T＝3.636读取L/B＝6对应的LCB的值，LCB1＝0.0053。
由于实际的L/B＝6为已知图谱数值，无需对参数LCB进行基于L/B的线性插值，可以得到Cb＝0.84，L/B＝6和B/T＝3.636对应的参数LCB的数值LCB3＝LCB1＝0.0053。
②对于Cb2＝0.86，根据LCB的江海直达集装箱船图谱，在横坐标B/T＝3.636读取L/B＝6对应的LCB的值，LCB1＝0.0062。
由于实际的L/B＝6为已知图谱数值，无需对参数LCB进行线性插值，可以得到Cb＝0.86，L/B＝6和B/T＝3.636对应的参数LCB的数值LCB4＝LCB1＝0.0062。
③基于步骤①得到的LCB3以及步骤②得到的LCB4，对Cb＝0.85，L/B＝6和B/T＝3.636对应的参数LCB进行线性插值，得到LCB＝0.00575。
其他船型参数的差值应用方法与之相同，插值示意图见图13a-图18b。
通过对长江内河江海直达集装箱船型线谱插值得到的参数LCB，inskegy_b，b/B，BulbLR，BulbBR和BulbFullR的数值，最终可以插值得到设计船(Lpp＝120m，B＝20m，T＝5.5m，CB＝0.85)对应的船型方案，如表5所示：
表5设计船船型方案表
基于上述参数的数值，后台调用CAESES软件可以生成相应的船型，其三维图见附图19。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法，其特征在于，包括：
通过分析江海直达集装箱船典型特征，构建全参数化模型；结合实验设计和全粘性流水动力计算方法，得出各样本船阻力结果；采用近似模型及多目标综合优化算法，对各尺度系列下的船体模型进行以总阻力性能最优为目标的优化，最终获得长江内河江海直达集装箱船优良型线及系列图谱；
所述特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的具体步骤包括：
步骤一：确定长江内河江海直达集装箱船型线谱系的构成：基于文献及内河型线数据库，确定型线谱的主要素及型线参数；
步骤二：基于参数化建模方法及平台，构建初始参数化模型：为生成各尺度系列下的长江内河江海直达集装箱船的型线谱系，基于参数化建模，通过参数控制整船尺度和部分曲面的变化；
步骤三：确定参数范围及优化变量；
步骤四：船型方案生成；基于确定的参数及范围，结合实验设计方法采样生成样本点，将样本点数据代入参数化模型进行尺度及曲面变换生成样本船；
步骤五：构建船舶水动力性能的近似计算模型；
步骤六：不同方形系数下尺度比网格化方案生成；
步骤七：各尺度系列下船体型线优化：采用多目标综合优化算法，运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化，得到各尺度系列下的优良型线；
步骤八：长江内河江海直达集装箱船型线谱系生成：分析得到的各尺度系列下的优良型线，构建由船型参数、型线图、总阻力近似模型形成的型线谱系；
所述步骤二中的参数化建模是基于特征参数的建模方法，首先选取可反映船型典型特征的若干特征参数；
特征参数分为全局参数和局部参数，全局参数包括浮心纵向位置、方形系数、长宽比和宽度吃水比，用于控制整船的缩放和变形，所述局部参数分为首部和尾部的控制参数，分别用于控制首部和尾部的局部变形。
2.如权利要求1所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法，其特征在于，所述步骤三确定参数范围及优化变量中，根据对长江内河江海直达集装箱船的尺度确定型线谱的主要素范围，同时根据参数化模型曲面变形的光顺性原则确定型线参数的范围，上述参数即为优化设计变量。
3.如权利要求1所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法，其特征在于，所述步骤五构建船舶水动力性能的近似计算模型中，采用全粘性流方法对船型方案的总阻力性能进行数值计算分析，采用近似技术建立快速分析阻力的近似模型。
4.如权利要求1所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法，其特征在于，所述步骤七运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化中，基于近似模型的船型优化流程包括：
(1)对选取的设计变量赋初值；
(2)基于RBF修改方法生成船型曲面；
(3)若满足约束条件则到步骤(4)，否则回步骤(1)；
(4)利用神经网络近似模型预报目标值；
(5)采用多目标遗传算法优化设计变量，判断是否收敛；
(6)若不收敛，则重复步骤(2)～(5)，直到收敛或达到迭代次数。
5.一种用于实施权利要求1-4任意一项所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成系统，其特征在于，所述特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成系统包括：
特征参数获取模块，用于基于文献及内河型线数据库，确定型线谱的主要素及型线参数；
初始参数化模型构建模块，用于基于参数化建模方法及平台，构建初始参数化模型，并确定参数范围及优化变量；
船型方案生成模块，用于生成样本点，将样本点数据代入参数化模型进行尺度及曲面变换生成样本船；
近似计算模型构建模块，用于构建船舶水动力性能的近似计算模型；
尺度比网格化模块，用于生成不同方形系数下尺度比网格化方案；
船体型线优化模块，用于采用多目标综合优化算法，运用构建的近似计算模型分析船体型线方案的阻力性能并优化，得到各尺度系列下的优良型线；
船型线谱系生成模块，用于分析得到的各尺度系列下的优良型线，构建由船型参数、型线图、总阻力近似模型形成的型线谱系。
6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～4任意一项所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～4任意一项所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～4任意一项所述的特定航线江海直达集装箱船型线谱系生成方法的步骤。
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