一型海上风电安装船快速性优化设计研究

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近些年来,随着全球能源供需矛盾的进一步加剧,发展海上风电产业被视为能够缓解这种冲突的有效途径之一。随着海上风电场的开发,风机的尺寸也越来越大,对于风机安装船的要求也越来越高,而传统的改装工程安装船已经不能满足要求,在这样的大背景下专用的海上风电安装船就适时而生了。  海上风电安装船由于其能够完成风电机组和设备的运输以及桩基和风机吊装作业任务等众多优点而倍受开发商的瞩目,但是目前对海上风电安装船的主要研究还处在初步设计阶段,在船型设计方法方面仍旧采用传统设计方法,即通过选型论证,然后进行反复的计算、修改来完成最终定型,这种方法不但设计周期长,而且对于经验判断的依赖非常高,船型性能常常达不到最优。  本文以WARTSILA HPTIV3300-50型海上风电安装船为基础,用自编程序进行了海上风电安装船船型快速性优化设计研究,主要工作如下:首先,针对海上风电安装船的特点,利用WARTSILA HPTIV3300-50型海上风电安装船母型船资料,分别通过船模阻力试验和回归分析的方法计算该船型的阻力,建立海上风电安装船快速性能优化数学模型。随后以遗传算法、混沌算法和复合形法作为基础算法,用C++语言完成了海上风电安装船快速性优化程序的编写。在进行海上风电安装船单体船型优化的同时,选取一型双体船型进行优化设计,对比两种船型最终的优化结果。  利用优化程序进行了大量计算,对比分析各优化算法的计算效率和效果,选出各优化算法中效果最好的目标函数值,确定最优目标函数值对应的海上风电安装船主尺度、船型参数、推进系统的几何及运动学参数。本文为海上风电安装船船型设计提供一种新的优化设计方法,为后续此类船型的初步设计和研究提供了基础平台。
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