系列船型变换与自动画网格研究

在船舶性能的研究中，经常会用到系列船型，以便使研究的对象有连续的变化。本文探讨了得到系列模型的一般原理，并结合Maxsurf软件实现船型变换过程。在系列船型的基础上，进一步讨论在数值计算的网格划分工作。为了充分利用系列船型的相似性，基于Gambit中的jou文件尝试系列船型自动建立计算域与网格的划分。该方法原理简单，实用性强，当系列船型数量较多时，该方法可以节省时间。

在科学研究中，经常会用到单一变量法。单一变量法的原则是指只改变其中一个自变量，其他自变量不变，然后研究这个自变量对因变量的影响。这种方法排除了其他因素的影响，能够对所研究的对象的作用有较清楚的认识。在船舶性能的研究中，系列船型的研究方法即是这种普遍方法的应用[1]。

由于船舶自身形状的复杂性和船舶运动介质的复杂性，目前还不能用理论计算法来定量确定船型诸参数对船舶受力情况的影响，只有借助于船模系列试验，其中，较为著名的船模系列有泰勒标准组船模系列和陶德系列60 [2]，前者以某军舰作为母型船，后者则选取了5 艘单螺旋桨运输船作为母型船。

随着计算机技术的发展和数值计算方法的改进， 船舶计算流体力学(CFD)的方法越来越多地用到船舶水动力性能的研究当中。通过数值模拟系列船模试验方法，也可以计算系列数值船模来研究船型参数对船舶性能的影响。根据一定的规则对所选船型参数进行变换，而Maxsurf 作为专业的船舶设计和建造研究软件，其中的船型变换功能可以很好地根据母型船实现不同船型的变换。

变换完成之后，将得到系列参数不同、船型形似的船模。由于划分网格部分的工作在整个计算工作中占有很大比例，如果能够利用个船型形状的相似性，较少划分网格部分的工作时间，将是非常有实用价值的。因为变换之后的船型一般有几十条甚至上百条船，能够将重复的工作时间节省，能提高工作效率，可以使精力放在更需要的地方。本文对形似船的自动画网格方法进行了初步研究。

2. 船型变换 2.1. 船型变换与Maxsurf 简介 2.1.1. 船型变换简介 船型变换是得到系列船型的过程。船舶的设计必须综合考虑各种因素，其中一个重要的方面是确定船型参数，就是确定表征船体水线以下部分的一些特征参数的数值与几何形状。船型参数的选择要满足船东使用要求，满足基本的安全与经济性能，此外还要顾及总体布置、工艺结构等要求。因此，了解一些主要参数对船舶各方面性能的影响程度是十分重要的[3]。

为了分析各因素对船舶总体性能的影响，就必须要将各因素单独拿出来讨论，只改变其中一个因素来分析它对船舶总体性能的影响程度。这就需要其他参数一致，只有其中一个参数不一致的系列船型。

船型变换的方法主要有两种：一为仿射变换，这种方法将船体表面上各对应坐标分别按一定比例放大或缩小(各方向的比例数值可以不一样)， 从而得到不同的船型。

如将母型船横剖面的半宽和水线间距都乘以常数K，即可得到一组仅△/(0.01 L)^3。如将横剖面的半宽乘以常数K 而将水线间距乘以1/K，可导