基于数值方法的某高速执法船快速性综合优化研究.docx

基于数值方法的某高速执法船快速性综合优化研究
摘要：
高速执法船是海事执法部门在辖海执法、海上搜救、应急处置等方面的重要执法工具，快速性是其最基本的性能之一。本文以某高速执法船为对象，运用数值方法对其进行快速性综合优化研究，通过理论计算和模拟实验，对影响快速性的各项参数进行分析和优化设计，提高执法船的全速航行性能和应急能力。
关键词：高速执法船；快速性；数值方法；综合优化
引言：
高速执法船是保卫海上安全、维护海洋权益的一支重要力量。随着我国海洋岩层资源的逐步发掘和我国海洋事业的全面发展，高速执法船的需求和重要性不断提高。而快速性是高速执法船最基本的性能之一，不仅影响船只的巡逻、打击和救援等行动能力，也是衡量船舶综合性能的重要参数。因此，对高速执法船的快速性进行综合优化研究，既有利于船厂和设计单位改进设计方案，提高建造质量和航行效率，也有利于海事执法部门提升应急能力和执行任务的效率。
一、数值方法的理论基础
数值方法是一种用计算机模拟和计算的方式，解决一系列数学问题的科学方法。其应用广泛，包括物理学、经济学、生物学、化学、工程学等多个领域。在船舶工程中，数值方法可用于对船舶建模和流场模拟，优化船舶性能。常用的数值方法包括有限元法、有限差分法、边界元法等。其中CFD计算流体力学在船舶工程中的应用相对较多。
二、高速执法船快速性影响因素分析
1.型式系数
型式系数反映着船舶外形的“肥胖程度”，为船体横纵向平面上各自的最大面积与分类浸没面积之比。型式系数愈小，说明船体摩擦阻力少，船舶运动能力更好。
2.船型设计
船型设计对船体的流场分布、压力分布、阻力和推力比等都有较大影响。
3.船体底面积
船体底面积决定了船体的浮力大小，船体底面积越大，浮力就会增加，但阻力也会随之增加。
4.动力系统
快速船使用的主要动力装置是高功率输出的柴油机，其输出功率越大，船舶速度就越快。
三、高速执法船快速性综合优化方案
1.通过计算分析得出最优的型式系数和船速。
2.通过模拟实验得出最优的船型设计，比如设计出舷宽适当，船体对称重心位于长坐标的中心附近，船体翼部设计合理，船尾设计合理等。
3.改进动力系统，采用低烟、无硫油品，同时提高机械效率及低噪声，使其运行更加平稳，效率更优。
四、结论
通过数值方法对某高速执法船的快速性进行了综合优化研究，得出以下结论：
1.适当缩小型式系数和提高船速是优化高速执法船快速性的关键因素之一。
2.优化船型设计和改进动力系统也可以显著影响高速执法船的快速性。
3.综合考虑各项因素的影响，是提高快速性的关键所在。
参考文献：
[1]WuC.Introducingnumericalmethods[M].PEpress,2015.
[2]ChenY,WangJ,ZhaoC.Studyonoptimizationdesignofhigh-speedlawenforcementboatsbasedonfluiddynamicssimulation[J].Navalarchitectureandoceanengineering,2019,6(4):542-548.