Awọn anfani:
- Agbara lati ṣe iyara iwọn akọkọ ati wiwa apẹrẹ nipasẹ fifun fọọmu hull, resistance ati awọn aye itusilẹ si AI ni ọna kika ti a ṣeto.
- Agbara lati beere iṣeto ti awọn ẹkọ CFD (iṣiro iṣan omi iṣiro), nẹtiwọọki ati ọgbọn ipo ala pẹlu atilẹyin AI
- Agbara lati mu awọn iye-iye ti o baamu ati awọn abajade nipasẹ ṣiṣe ayẹwo-agbelebu awọn asọtẹlẹ hydrodynamic AI pẹlu idanwo awoṣe, ọna agbara, ati ipolowo ti ara
Gbogbo ọrọ-aje ti ọkọ oju-omi kekere ti wa ni pamọ ni fọọmu inu omi rẹ. Nígbà tí ọkọ̀ fọ́ọ̀mù náà (fọ́ọ̀mù ọkọ̀; ojú omi inú omi inú ọkọ̀ àti geometry ojú ilẹ̀) yí pa dà kódà milimita kan, epo tí yóò jó, ẹrù tí yóò gbé àti owó ìtújáde yóò yí padà jálẹ̀ ìgbésí ayé ọkọ̀ náà. Nitorinaa, apẹrẹ fọọmu ati hydrodynamics (imọ-jinlẹ ti ṣiṣan omi ni ayika ọkọ oju omi ati awọn ipa ti o fa) jẹ awọn ipele nibiti a ti ṣe awọn ipinnu gbowolori julọ ti imọ-ẹrọ ọkọ oju omi. Imọran atọwọda (AI) mu awọn iṣẹ-ṣiṣe mẹta pọ si ni ipele yii: iwọn akọkọ ati iṣawari apẹrẹ, fifi sori ẹrọ ti awọn ọna atako agbara, ati igbero ti awọn adaṣe omi oniṣiro (CFD).
Ṣugbọn jẹ ki ká àlàfo o lati ibere: ko si resistance ti tẹ, ko si fọọmu olùsọdipúpọ fun nipasẹ AI tumo sinu kan propulsion ipinnu lai a timo nipa awoṣe experimentation tabi a f'aṣẹ. Omi ko ka awọn agbekalẹ; Ihuwasi gangan ti ọkọ oju-omi ni a mọ nikan nipasẹ wiwọn ati iyasọtọ ti ara. AI jẹ ohun imuyara ati ero monomono nibi; hydrodynamics kii ṣe ẹlẹri si otitọ.
Awọn imọran: Resistance: Agbara atakoko ti omi n ṣiṣẹ lori ọkọ oju omi bi o ti nlọ siwaju; O ni edekoyede, igbi ati vortex irinše. Olusọdipúpọ Àkọsílẹ (Cb): Ipin iwọn didun labẹ omi ti Hollu si prism onigun mẹrin ti o yika; jẹ odiwọn ẹkún. Nọmba Froude (Fn): Nọmba ainidiwọn ti o jọmọ iyara si gigun ọkọ; ipinnu igbi resistance. Ṣiṣe imunadoko: Elo ni agbara ti a ṣe nipasẹ ẹrọ ti wa ni iyipada si ipa ti o munadoko. EHP / DHP: Agbara ti o munadoko (Agbara Ẹṣin ti o munadoko, agbara ti a beere lati bori resistance ti ọkọ oju omi) ati agbara ti a firanṣẹ (Agbara Ẹṣin Ti a Ti firanṣẹ, agbara ti o de ọdọ propeller).
Ibẹrẹ Ibẹrẹ ati Iwakiri Apẹrẹ
Apẹrẹ fọọmu jẹ iṣoro wiwa: awọn akojọpọ ailopin wa laarin awọn iwọn akọkọ (Lpp gigun, iwọn B, akọwe T), awọn ọna kika fọọmu (Cb, olùsọdipúpọ prismatic Cp, olùsọdipúpọ aarin-apakan Cm) ati iyara. Ni ọna kilasika, ẹlẹrọ bẹrẹ lati data ti awọn ọkọ oju omi ti o jọra (jara gigun akọkọ, awọn ibatan ifaseyin). AI ṣe iyara wiwa yii: ni awọn iṣẹju o ṣe atokọ awọn dosinni ti awọn akojọpọ iwọn pataki oludije, iṣipopada isunmọ ti ọkọọkan, ati boya awọn ipin L/B, B/T ṣubu laarin awọn sakani aṣoju.
Eyi ni igbese nipa igbese ilana. Igbesẹ akọkọ ni lati ṣatunṣe ibeere iṣẹ apinfunni: ẹru lati gbe, sakani, iyara iṣẹ, awọn ihamọ ikanni/ibudo (fun apẹẹrẹ Panama, awọn opin iwọn-apẹrẹ Suez). Igbesẹ keji ni lati pinnu ni aijọju awọn gigun akọkọ akọkọ pẹlu data ọkọ oju-omi kanna. Igbesẹ kẹta ni lati yan awọn olufisọdipupo fọọmu laarin iwọn ti o ni oye ni ibamu si ipin-ọna iyara (nọmba Froude). Igbesẹ kẹrin ni lati ṣe iṣiro alakoko ti resistance ati agbara nipasẹ ọna imudara (fun apẹẹrẹ ifasilẹ Holtrop-Mennen). Ni ọkọọkan awọn igbesẹ wọnyi, AI kọ agbekalẹ ati ṣe awọn nọmba; sugbon o jẹ dandan wipe ki o beere awọn orisun ti kọọkan olùsọdipúpọ ki o si afiwe o pẹlu awọn aṣoju ibiti o.
Imọran: Nigbati o ba ni AI daba olusọdipúpọ fọọmu kan, beere “Ṣe iye Cb yii jẹ aṣoju fun nọmba Froude yii; ni ibiti o yẹ ki o ṣubu?” Fun apẹẹrẹ, ni fọọmu ti o ga julọ, Cb ti o ni kikun (0.80+) gbamu resistance igbi; AI le ṣe iranti rẹ eyi, ṣugbọn yiyan ikẹhin jẹ tirẹ pẹlu data ọkọ oju-omi kanna.
Ọna imudara ati AI ni Eto CFD
Ni ipele alakoko, resistance jẹ ifoju nipasẹ awọn ọna ipadasẹhin ti o ni agbara ju idanwo awoṣe. Awọn ọna bii Holtrop-Mennen fọ idiwọ si awọn ẹya ara rẹ: resistance ija, ipa fọọmu, resistance igbi, bulge, ati resistance air, pẹlu awọn agbekalẹ ti o wa lati ibi ipamọ data nla ti awọn ọkọ oju omi. AI ṣe iranti awọn igbesẹ ti ọna yii, ṣe iṣiro awọn iye-iye agbedemeji ati kọ egungun iwe kaunti kan. Ṣugbọn ọna naa ni opin iwulo rẹ: Holtrop ti wa fun awọn sakani Cb, Fn ati L/B kan; Ti o ba lọ si ita ibiti o wa, abajade yoo jẹ alaigbagbọ. AI yẹ ki o leti o ti yi iye to; Ti ko ba ran ọ leti, o yẹ ki o beere.
Ni ẹgbẹ CFD, AI ko ṣe ojutu funrararẹ, ṣugbọn o ṣe iranlọwọ fun ọ lati beere iṣeto naa: nibiti ipinnu mesh yẹ ki o wa ni wiwọ, kini giga sẹẹli akọkọ (y +) yẹ ki o jẹ fun Layer ala, idi ti awoṣe rudurudu (bii k-ω SST) ti yan, bii o ṣe le ṣakoso isọdọkan. Eyi jẹ ijiroro olukọ-akẹkọ; Ohun ti o jẹrisi abajade oni nọmba ni iwadii ominira apapo (ominira apapo; abajade ko yipada nigbati o ba mu nẹtiwọọki pọ) ati, ti o ba ṣee ṣe, iwọntunwọnsi idanwo awoṣe.
Ọna
ohun ti yoo fun
lagbara ojuami
Ifilelẹ / ijerisi
Iru ọkọ / padasẹyin
Iwọn akọkọ akọkọ, agbara irokuro
Iyara pupọ, data jẹ olowo poku
Nikan wulo fun iru geometry
Holtrop-Mennen
Eroja resistance ti tẹ
Standard fun apẹrẹ iwaju
Cb / Fn / L · B ifilelẹ lọ; Nilo ìmúdájú awoṣe
Awọn CFD
Sisan alaye, aaye titẹ
Wo awọn ipa agbegbe
Ifarabalẹ si nẹtiwọki ati awoṣe rudurudu; odiwọn jẹ pataki
Idanwo awoṣe (pool)
Idiwon gidi resistance
Julọ gbẹkẹle
Gbowolori, akoko n gba; asekale ipa atunse
Awọn ọran Mini
Ọran 1 - olùsọdipúpọ atunse ti o ni ibamu. Ẹgbẹ kan ṣe iṣiro fifa lapapọ pẹlu Holtrop fun ọkọ oju omi 190 m bi 620 kN. Nigbati wọn ba sọ fun AI lati “ṣe ilọsiwaju abajade,” awoṣe naa ṣafikun “multiplika atunṣe fọọmu 0.80” ti ipilẹṣẹ aimọ, idinku resistance si 496 kN. Idinku 20% yii dinku itunsi nipasẹ isunmọ kilasi ogun kan. Awọn egbe béèrè nipa awọn igba ti awọn multiplier; AI ko le tokasi awọn orisun. Nigbati wọn ba ṣe afiwe rẹ pẹlu data idanwo awoṣe, wọn rii pe resistance gidi wa ni ayika 610 kN. Ẹkọ: Ko si ifosiwewe atunṣe laisi orisun kan ti o wọ abajade.
Ọran 2 - Ti kọja opin Froude. Ọmọ ile-iwe kan ni Holtrop ṣe iṣiro resistance ti ọkọ oju omi 50 m ti o ni ero fun iyara iṣẹ ti awọn koko 30. Fun iyara gigun yii nọmba Froude pọ si ~ 0.70; Daradara loke ibiti igbẹkẹle Holtrop. AI n fun awọn abajade laisi pato ni akọkọ. Nigbati ọmọ ile-iwe ba beere nipa iwọn wiwulo, o han pe ọna naa ko dara ni ijọba yii ati pe ọna ti o yatọ (Savitsky, bbl) nilo fun awọn fọọmu gbigbe-pipade / ologbele. Ẹkọ: ṣe ibeere apoowe iwulo ti gbogbo ọna ti o ni agbara.
Ọran 3 - Aṣiṣe lati nẹtiwọki. Ninu iwadi CFD kan AI yoo fun resistance 540 kN pẹlu apapo isokuso kan. Nigbati ẹlẹrọ ba mu nẹtiwọọki pọ ati ṣe awọn iwadii ominira, abajade jẹ 605 kN; iye ibẹrẹ jẹ 11% kekere nitori aaye igbi aft ko ni ipinnu to. Ẹkọ: Abajade CFD ko le jẹ igbẹkẹle laisi iwadii ominira nẹtiwọọki.
Awọn awoṣe Ti o le Daakọ
Àdàkọ 1 — Ṣíṣàwárí ìtóbi tẹ́lẹ̀:
Ipa: Iwọ jẹ alamọran apẹrẹ alakoko ti ọkọ oju omi.Context (aṣoju): Isanwo fun ẹru pupọ ~ 40,000 t, iyara iṣẹ ~ 14.5 knots, laarin Suez draft limit.Task: 1) Ṣeduro 4 oludije akọkọ awọn akojọpọ ipari gigun (Lpp, B, T) awọn aṣoju ibiti o.Constraint: Kọ awọn kuro ti kọọkan nọmba; pato ipadasẹhin/database ti o nlo; Maṣe ṣe ipinnu ikẹhin, fi oludije silẹ.
Awoṣe 2 - Ṣiṣeto iṣiro Holtrop resistor:
Ṣeto ilana iṣiro resistance alakoko pẹlu ọna Holtrop-Mennen. Awọn igbewọle (aṣoju): Lpp, B, T, Cb, Cp, iyara iṣẹ, agbegbe tutu. Mo fẹ: 1) Ṣe atokọ awọn paati resistance lọtọ (fifọ, fọọmu, igbi, iṣiro, afẹfẹ) .2) Kọ agbekalẹ ati ilodisi ti o lo fun paati kọọkan. et.4) Ṣafikun bi o ṣe le ṣe iwọn abajade pẹlu idanwo awoṣe.
Awoṣe 3 - Ibeere iṣeto CFD:
Mo n ṣeto ikẹkọ CFD ọkọ oju-omi kekere kan. Ṣe alaye awọn ipinnu wọnyi pẹlu idalare ki o fun ni iwọn awọn iye ti o jẹ aṣoju: - yiyan awoṣe rudurudu ati idi - Ojutu odi-isunmọ (y + ibi-afẹde) ati giga sẹẹli ibẹrẹ - Awọn eto dada ọfẹ (VOF) - Bii o ṣe le ṣayẹwo isọdọkan ati ominira apapo Fikun “bawo ni MO ṣe rii daju eyi” laini fun imọran kọọkan.
Àdàkọ 4 — Abajade ìfòyebánilò:
Lodi si awọn wọnyi resistance / esi agbara:[Lẹẹmọ EHP, DHP, iyara, resistance iye]1) Ṣe awọn aṣẹ ti titobi aṣoju fun yi iwọn ọkọ?2) Ṣe rẹ propulsion ṣiṣe arosinu reasonable (ojo melo 0.55-0.70)?
Ailagbara kiakia / Alagbara kiakia
Ibere ailagbara:
Fun fọọmu ti o dara julọ ati iyipo resistance fun ọkọ oju omi yii.
Ibere ti o lagbara:
Ipa: Iwọ jẹ oludamọran apẹrẹ alakoko hydrodynamic. Ọrọ-ọrọ (aṣoju, kii ṣe iṣẹ akanṣe gangan): Lpp ~ 180 m, B ~ 32 m, T ~ 12.5 m, Cb ~ 0.84, iyara iṣẹ ~ 14.5 koko. Iṣẹ-ṣiṣe: Ṣe iṣiro ipadabọ alakọbẹrẹ nipasẹ ọna Holtrop; kọ si isalẹ awọn orisun ti kọọkan olùsọdipúpọ ati awọn Wiwulo ibiti o ti ọna. Idiwọn: ADD atunse ifosiwewe lai orisun. Ṣe atokọ bii o ṣe le rii daju abajade pẹlu idanwo awoṣe ati awọn wiwọn wo ni MO nilo lati mu. Awọn ẹya ipinlẹ (kN, kW, awọn koko) kedere.
Fọọmu itọsi ailagbara fi oju silẹ “ti o dara julọ” aisọye ati ko nilo afọwọsi; Itọkasi ti o lagbara naa n beere ọrọ-ọrọ, ọna, opin ifọwọsi, ati ọna ijẹrisi.
Awọn aṣiṣe ti o wọpọ
- Fojusi apoowe iwulo. Lilo Holtrop tabi eyikeyi ipadasẹhin miiran ni ita ibiti o ti wa lati inu eyiti o funni ni iwoye-ara ṣugbọn atako ti ko tọ.
- Gbigba ifosiwewe atunse ti ko ni orisun. Sọ “ilọsiwaju” ati awọn alafojusi ailagbara AI ṣe afikun ipalọlọ da abajade naa.
- Lilo CFD laisi ominira nẹtiwọki. Apọju isokuso ko le yanju igbi okun ati aaye vortex; resistance di kekere.
- Ngbagbe ipa iwọn. Abajade adanwo awoṣe nbeere atunse ija (ọna ITTC) nigba gbigbe si iwọn kikun; AI le fori yi.
- Gbigba iṣẹ ṣiṣe ni ireti ni ireti. Paapaa ti o ba jẹ pe resistance naa jẹ ti o tọ, ṣiṣe ṣiṣe awakọ ireti aṣeju foju foju si agbara ẹrọ ti o nilo.
Ni akojọpọ
AI ṣe accelerates wiwa fọọmu hull, iṣeto iṣiro agbara agbara, ati igbero ṣiṣe CFD; mu ki dosinni ti oludije fọọmu afiwera ni iṣẹju. Ṣugbọn gbogbo ọna ti o ni agbara ni apoowe iwulo, gbogbo abajade CFD ni igbẹkẹle nẹtiwọọki kan, ati pe gbogbo iṣiro iwọn-kikun ni atunṣe iwọn. Atako ati awọn iye agbara ti a ṣejade nipasẹ AI le ṣe tumọ nikan sinu ipinnu itọkasi lẹhin ti o kọja nipasẹ àlẹmọ ti idanwo awoṣe, ifẹsẹmulẹ ti agbara ati ipolowo ti ara.
Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe
Fun ọkọ oju omi aṣoju (fun apẹẹrẹ Lpp ~ 150 m, B ~ 25 m, T ~ 9 m, Cb ~ 0.75, iyara ~ 15 knots), ni AI ṣe iṣiro fa alakoko ati EHP nipa lilo ọna Holtrop. Lẹhinna beere aṣẹ titobi ati arosinu ṣiṣe ṣiṣe fifiranṣẹ nipasẹ lilo awoṣe “ṣayẹwo ifojusọna ipari”. Beere AI fun iwọn iwulo ọna ati ṣayẹwo boya awọn igbewọle rẹ wa laarin iwọn yii. Jabọ o kere ju aisedede kan ti o rii ati bii o ṣe jẹrisi rẹ ni idaji oju-iwe kan.
akojọ ayẹwo
- [] Mo ṣe afiwe iwọn wiwulo ti ọna agbara ti Mo lo pẹlu awọn igbewọle mi.
- [] Mo beere ati jẹrisi orisun ti ifosiwewe atunṣe kọọkan ti AI ṣafikun.
- [] Mo ṣe afiwe resistance ati awọn abajade agbara si aṣẹ titobi pẹlu ọkọ oju omi aṣoju kan.
- [] Ti MO ba lo CFD, Mo gbero / ṣe iwadii ominira nẹtiwọọki.
- [] Mo ti rii daju pe arosinu ṣiṣe ṣiṣe fifiranṣẹ wa laarin iwọn to ni oye.
- [] Mo ti da awọn ik propulsion ipinnu lori awọn awoṣe ṣàdánwò / afọwọsi ọna.