Hydrodynamic Optimization of Ship Hull with Multi-objective Optimization Algorithms

Beteiligte Wissenschaftler

Yanxin Feng, M. Eng.
Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar

 

Projektbeschreibung

Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) verlangt, dass alle neuen Schiffe die Mindestenergieeffizienz gemäß dem Energieeffizienz – Design – Index (EEDI) erfüllen. Diese Anforderung kann durch die Verringerung der Emissionen erfüllt werden. Diese Maßnahme senkt ebenso die Kraftstoffkosten. Um dieses Ziel zu erreichen wurde die Optimierung des Rumpfes eines Schiffs für den geringsten Widerstand zu einer Problemstellung der Konstruktion, da die Rumpfform die Leistung des Schiffes erheblich beeinflusst. Erfolgreiche Optimierung beinhaltet die geometrische Variation der Rumpfform. In Kombination mit CFD wurde eine CAD – Methode angewendet, um parametrisch zu modellieren und anschließend die Rumpfform von Containerschiffen in verschiedenen Größen zu optimieren.

Dieses Projekt beinhaltet folgende Forschungsvorhaben:

  • Mit einem CAD-System (z.B. CAESES) wurde ein parametrischer Rumpf für das DTC –Containerschiff mit vollständig parametrischer Modellierungsmethode erstellt.
  • Mittels eines Potential Flow Solver (z.B.  GLRankine) wurde eine Vorhersage des Schiffswiderstands und der Bewegungen bei ruhigen Wasser - und Wellenbedingungen getroffen.
  • Anwendung des parametrischen Rumpfes auf verschiedene Schiffstypen (KCS und S175) durch Ändern von Parametern.
  • Experimentelle Validierung der numerischen Vorhersage von Widerstand und Bewegungen.
  • Drei multiobjektive Optimierungsalgorithmen (MOSA, NSGA-II und SBGO) werden angewendet, um den Widerstand zu minimieren und die Seetüchtigkeit der Rumpfform zu verbessern.
  • Die optimierten Ergebnisse werden analysiert und verglichen, um die optimale Rumpfform zu erhalten.

Beispielergebnisse

Die folgenden Abbildungen zeigen einen Teil der Ergebnisse der Optimierung für DTC..

Feng2

Publikationen

  1. Feng, Yanxin, Ould el Moctar, and Thomas E. Schellin.
    "Hydrodynamic Optimisation of a Multi-purpose Wind Offshore Supply Vessel."
    Ship Technology Research 67.2 (2020): 69-83.
  2. Feng, Yanxin, Ould el Moctar, and Thomas E. Schellin.
    "Hydrodynamic Optimization of a Containership."
    In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, vol. 84331, p. V02BT02A017. American Society of Mechanical Engineers, 2020.
  3. Feng, Yanxin, Ould el Moctar, and Thomas E. Schellin.
    "Parametric Design and Optimization of Three Containerships".
    (under work)

Förderung

Feng1
Postgraduiertenprogramm der Universität ([2013]3009)
durch den China Scholarship Council [N201306250034].