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三体船侧体布局及型线优化设计研究 孙丽娜2，詹成胜 1，冯佰威1，沈通2 （1武汉理工大学 交通学院，高性能船舶技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430063；2武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063） 摘 要本文采用分层次优化，首先以总阻力最小为优化目标对某三体船侧体横向和纵向的相对位置进行了优化研究，得到阻力性能最优的三体船侧体布局方案；然后基于侧体最优布局，进行型线优化，最终完成三体船的侧体布局和型线的优化。结果表明本文所采用的三体船侧体布局及型线优化方法具有可行性，本研究可为三体船船型设计提供参考依据。 关键词：三体船；侧体布局；型线优化；径向基函数（RBF）插值 Studies of the ptimization Design of Trimaran Side Hull Location and Hull Line SUN Lina2, ZHAN Cheng-sheng1, FENG Bai-wei1, SHEN Tong2 (1. Key Laboratory of High Performance Ship Technology of Ministry of Education, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China; 2. School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China) Abstract: In this paper, based on the hierarchical optimization, the author firstly studied on the optimization design of trimaran side hull location with the minimum total resistance as the optimization objective, and obtained a scheme of the optimal resistance performance. Then hull line optimization was carried out, and finally, the optimization of side hulls location and hull line was completed at the same time. Results indicate that the optimization method of trimaran side hulls location and hull line adopted in this paper is feasible, and this research can provide reference for trimaran hull form design. Key words: trimaran; side hulls location; the optimization of hull line; the radial basis function interpolation 0 引言 三体船具有良好的横稳性、耐波性、快速性、隐身性以及总布置灵活等特点，具有广阔的应用前景。近年来，关于三体船的研究与应用逐渐增多，已成为高性能船舶研究的热点之一。通过三体船主体和侧体的兴波干扰来降低航行时的兴波阻力是高速三体船型的优点之一，但是高速三体船的阻力成分复杂，确定侧体的最优布局是很困难。同时，船体的型线也很大程度上决定了三体船的兴波阻力，当把型线与侧体布局的变化综合到一起，问题就变得因素众多，影响复杂。目前有关三体船的研究大多集中在侧体布局优化[1~6]，而对侧体布局及型线的综合优化研究却少有文献报道[7]。本文将布局与型线综合考虑，采用分层次优化思想，先确定对总阻力影响较大的侧体布局，再进行型线优化，得到阻力性能较好的三体船船型方案。 1 三体船侧体布局优化 1.1 三体船侧体布局优化流程 本文选取侧体的横向和纵向位置为优化变量，以总阻力为优化目标，通过均匀实验设计方法生成船型样本方案，然后用基于粘流理论的CFD软件—Finemarine计算各个样本方案的总阻力，根据计算结果，利用人工神经网络建立设计变量与优化目标之间的近似模型。最后，将近似模型代替数值计算，采用非劣分层遗传算法（NSGA-II）进行自动优化研究，得到阻力性能最优的三体船侧体布局方案。其优化流程图如 图1 三体船侧体布局优化流程 1.2 三体船阻力性能的数值计算 1.2.1基本方程及湍流模型 时均连续性方程、RANS方程