T型水翼结构及轻量化设计

作     者：季建华 管殿柱 李森茂 夏涛 赵大刚 JI Jianhua;GUAN Dianzhu;LI Senmao;XIA Tao;ZHAO Dagang

作者机构：青岛大学机电工程学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 

出 版 物：《船舶工程》 (Ship Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第7期

页      面：65-71页

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC140510) 中国大洋矿产资源研究开发协会项目(DY135-E2-4-06) 

主　　题：双体水翼船 T型水翼 形状优化 拓扑优化 轻量化设计 

摘      要：为了满足港口环境监测、海洋资源调查的要求,设计研发了一款装配T型水翼的电动双体水翼船,同时为了优化翼形和结构,对水翼进行了形状优化和轻量化设计。首先,将Fluent软件计算得到的水动力载荷施加到T型水翼表面,结合ANSYS Workbench软件提出了形状-拓扑的分级优化方法,通过形状优化确定了T型水翼的展弦比、尖削比和攻角等关键参数。其次,对初始结构进行有限元分析后发现其符合设计要求,并有很大优化空间,进而通过拓扑优化,确定了水翼立柱采用薄蒙皮和柱状翼梁结合的结构,水平主翼采用薄蒙皮、“双工字型翼梁和多翼肋结合的结构。最后,优化后的T型水翼结构符合设计要求,质量减少了34%。