DNV GL的散货船优化

虽然通常被视为全球矿石和煤炭贸易的廉价工作箱，但散货船必须遵守越来越多的能效、安全和生态背景的法规。DNV GL最近为一种新型设计 Ultramax型散货船Diamond 2的船体和机械设备提供优化服务。

Optimized Bulk Carrier Diamond 2

船型设计需要高级工程协助

由于粘性作用在阻力和推进中所占的比重较大，因此通过CFD方法分析丰满度高的散货船是困难的。这使得散货船的水动力性能优化代价高昂，而与航速更快且装机效率更高的集装箱船相比，其优化结果被认为是微不足道的。散货船的建造成本通常不会超过钢铁价格。如果没有如此大规模的散货船船队正在运营中这个事实，以上因素可能会立即使人打消对高级工程（如优化）的任何想法。这也很好地解释了Graig Shipping Group和Econovo即将交付100艘具有最先进Ultramax型设计的散货船进入航运市场的原因。

世界领先的流体动力学技术

Diamond 2船体的水动力性能设计中，采用了DNV GL著名的ECO-Lines方法。Diamond 2接受了减阻和尾部推进性能的整套优化，以达到优化后的扭曲的尾部线型和高效的设计螺旋桨。通常情况下，CAESES在这个过程中被用于自动生成船体几何模型，在CAESES中，所有必要的数据，例如约束值和大量用于鲁棒分析的输出，例如用于FS-Flow中网格生成的参数化曲面和用于基于OpenFOAM的RANS求解器的STL网格都可以被获得。这是一种非常强大和高效的设计程序，可以快速找到最优的候选设计。

Baseline design of the bulker carrie

Final optimized design

具有前景的性能预报

该散货船的优化目标是基于典型的海上航行时间权重条件下五种吃水/航速组合的功率消耗。鉴于高兴波阻力船舶优化结果往往是两位数的，那么对于散货船优化而言，目标结果5%的提升无疑是巨大的成功。该散货船船模试验是在SVA水池进行的（使用对称船尾），并与四艘匿名的相似船舶进行对比，不同设计吃水条件下对比结果见下图：

Comparison of the optimized Diamond 2 carrier propulsion power coefficient with four other similar vessels

最终结果

最终船体优化采用的是不对称船尾取代附体。仿真结果显示，功率消耗又降低了2.6％。高效螺旋桨，舵和消涡的球鼻艏使得推进系统得以完整。Graig预计，效率提升将使燃料消耗量在优化航速12节下达到每天14.6吨。

The final Diamond 2 full form comes with on asymmetric stern shape

关于作者

非常感谢DNV GL的Bardo Krebber提供这个案例研究的有趣信息和图片。Bardo是DNV GL波茨坦办公室的船舶工程师和优化专家。他曾在TU-Berlin和 UNSW Sydney学习。10年来，他深度参与德国DNV GL Maritime Advisory（以前称为FutureShip）的ECO-Lines服务的开发和项目工作。

“从Friendship Consulting，FutureShip到DNV GL，我们自2008年以来一直使用CAESES作为优化船体和附体的几何工具。它是一个稳定的工作平台，由一个创新团队不断维护和开发。开放式参数化方法完全符合我们的工作方式。因此，我们可以在CAESES中创建和开发自己的模型，为我们的客户提供最好的船型。

CAESES将独特的数学CAD与现代处理方式和外观相结合。它的使用简单直观，但也为所有喜欢或需要数学定义的人提供完全控制。凭借其内置的功能编程，它甚至允许我们对几乎所有类型的额外想法提出自己的要求。事实证明，CAESES是市场上适合我们所提供服务的最佳解决方案“

 

——DNV GL的船舶工程师和优化专家Bardo Krebber