船舶CAD/CFD一体化设计过程集成技术研究
资料包括： 论文(8页4023字)
说明：
摘 要：传统的船型设计中，CFD大多用来检验CAD的设计结果，而不是用来驱动产品设计。两者基本上处于“孤岛”状态，没有实现有机的集成。为使CFD更好的服务于船舶总体设计，实现船舶CAD/CFD的一体化优化设计，需要针对现有的计算软件和设计模式，利用集成优化平台进行流程集成及数据集成。本文采用集成优化平台iSIGHT初步实现了船舶三维建模软件、CFD计算分析软件之间的数据集成和过程集成，从而为基于CFD的多性能协同优化研究打下了基础。
关键词：CAD CFD 一体化设计 数据集成 过程集成
The research of process integration of the integrated optimization of the ship CAD / CFD
Abstract ：In traditional ship design, CFD is mostly used to test the design results of CAD, rather than be used to drive product design. Basically, they are in condition of "isolated island", did not achieve the organic integration. In order to make CFD serve the overall design of the ship better, to realize the integrated optimization of the ship CAD / CFD, we need to make use of the integrated platform to carry out the process integration and data integration, according to the existing software and design patterns. In this paper, data and process integration are preliminarily implemented between ship CAD software and CFD computational analysis software through ISIGHT, which lay the foundation for the research of the multi-performance collaborative optimization based on CFD.
Key Words: CAD CFD integration design data integration process integration
引言
随着计算机辅助设计技术（Comuputer Aided Design---CAD）的广泛应用和船舶计算流体力学（Computaional Fluid Dynamics---CFD）的迅速发展，船舶设计能力和水平都得到极大提高。从设计手段上看，船舶CAD技术已使船舶设计发生了深刻的变革，出现了多种CAD软件产品如NAPA、FORAN、MAXSURF、TRIBON、FASTSHIP等，这些产品均在船舶行业得到了广泛的应用，很大程度上提高了造船的生产效率。从分析手段上来看，在船舶CFD领域，出现了越来越多的性能分析程序，而且这些程序的预报精度也达到了很高的水平。所以在新船型开发阶段和初步设计阶段，越来越多的研究机构、设计院开始应用各类精准的分析工具进行船舶性能的预报、优化工作。
但总的来看，在设计开发过程中充分利用CFD技术进行辅助分析、优化的手段和能力还不够，设计过程中经验还是占主导地位，CFD主要用来检验 CAD 的结果，而不是用来驱动产品设计，两者基本上处于“孤岛”状态，没有实现有机的集成，最终导致CAD的优势没有完全发挥出来。因此，利用集成优化平台，实现船舶CAD与CFD一体化设计，最终达到船型 “设计—分析—再设计”任务的自动化，具有重要的现实意义。-
1 基于CAD/CFD的船型一体化的设计思想
基于CAD/CFD船型优化方面，研究主要集中在意大利、日本、德国（见参考文献-）。总体上来看，这几个国家的船型水动力优化研究均按照设计分析集成化、一体化的主线发展，且已经实现了CAD/CFD的集成优化设计，达到了以性能驱动设计的目标。在船型参数化建模方面采用了CAD软件的二次开发-(如：扰动面方法)或新开发船舶参数化设计软件-（如：friendship）；在CFD计算方面部分学者采用商业软件（如：shipflow、fluent等），也有部分学者采用自编软件-；在集成方面大都采用了商业集成框架（如：Modelcener或iSIGHT）-。其研究的内容也不仅仅局限在单个性能，而是多个性能的综合优化,目前,多学科设计优化(MDO)正日益受到重视，并在实际工程中得到应用。
1基于CAD/CFD的船型一体化的设计思想
2船舶CAD/CFD一体化设计的集成技术
3船舶CAD/CFD集成实例
4结论
参考文献：
王振国 陈小前等 《飞行器多学科设计优化理论与应用研究》 国防工业出版社
赛特达公司学术讨论会论文集，2004
Parsons Randall L.Scott formulation of Multicriterion Design Optimization problems for Solution With Scalar Numerical optimization Methods JSR,2004
施法中 计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条，北京航空航天大学出版社，1994
Neu WL,Hughes O,Mason WH,Ni S A prototype tool for multidisciplinary design optimization of ships. Ninth congress of the International Maritime Association of the Mediterranean,Naples,Italy
Emilio F.Campana,Daniele Peri Shape optimization in ship hydrodynamics using computational fluid dynamics. Comput.Methods Appl.Mech.Engrg.196(2006) 634-651
D Peri, M Rossetti, EF Campana, Multidisciplinary design optimization of a naval surface combatant, J.Ship Res.41(1) (2003) 1-12
D Peri ,EF Campana , Hign fidelity models in simulation based design,in: 8th Int.Conf.on Numerical Ship Hydro,.Busan,South Korea,2003
D Peri ,EF Campana , High-fidelity models and multiobjective global optimization algorithms in simulation based design, J.Ship Res.49(3) (2005) 159-175
Yusuke Tahara , SatoshiTohyama and Tokihiro Katsui CFD-based multi-objective Optimization method for ship design. Int.J.Numer.Meth.Fluids 2006; 52:499-527
Yusuke Tahara , F.Stern and Y.Himeno Comuputational Fluid Dynamics-Based Optimization of a Surface Combatant. Journal of Ship Rearch,vol.28,No.4,December 2004,pp 273-287
Abt,C.Bade,Harries,S.(2001) “parametric Hull Form Design-A Step Towards one Week Ship Design,” 8th International Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures.PRADS 2001,Shanghai
S.Harries(1998) “Parametric Design and Hydrodynamic Optimization of Ship Hull Forms,” Dissertation,Technische University Berlin;Mensch&Buch Verlag
作者点评：
实现船舶CAD/CFD一体化优化设计，其重要的关键技术之一便是实现两者的数据集成及过程集成。本文通过对船舶CAD/CFD一体化设计的关键技术进行研究，建立了基于iSIGHT的船舶CAD/CFD一体化设计的集成框架，运用数据集成和过程集成技术，实现了船舶CAD与CFD的集成，极大的提高了设计效率。本文所取得的成果是进行船型优化的基础，对后续的基于CFD的船型多性能协同优化研究工作是不可或缺的。