霍利希普引导欧盟船舶设计朝着新的,优化的方向发展

多伙伴财团正在一个集成平台上进行合作,以支持船舶设计的系统方法,并鼓励欧盟海事行业进行更大的创新。

HSVA的用于船体抗波性的nu-Shallo流代码已在CAESES中耦合,并通过软件即服务技术作为Web应用程序提供。


像大型实体(例如火箭船,风力涡轮机和飞机)的开发工作一样,船舶设计也变得越来越复杂。 40多个成员的欧洲海事行业财团要求通过成千上万的法规来建立数百个相互连接的系统并进行治理,因此他们正在推动对长期的船舶设计和测试实践进行全面更改。

该计划被称为HOLISHIP(生命周期的SHIP设计和运行的HOLIstic优化),起源于欧洲委员会的HORIZON 2020运输计划,该计划提供了将近800亿欧元的资金,以推动欧洲的经济增长和创新联盟(EU)。 HOLISHIP R&D倡议获得了1,130万欧元的赠款,于2016年9月启航,以开发用于设计和评估船舶性能的下一代蓝图。这样做的目的是使欧盟的造船业从传统的迭代设计方法发展为涵盖整个生命周期的更全面的视图,同时结合最新技术,多目标优化,多学科模拟以及虚拟样机和测试工具进入标准设计工作流程。

霍利希普的设计综合方法使用复杂的多学科优化技术来获得最佳的船舶设计。图片由HOLISHIP提供。 HOLISHIP的设计综合方法使用复杂的多学科优化技术来获得最佳的船舶设计。 图片由HOLISHIP提供。

“船舶设计始终是一项艰巨的任务,涉及许多学科,丰富的经验和尽可能多的专家的协作,但是多年来的船舶设计方式并没有太大改变,” HOLISHIP和一名高级工程师Apostolos Papanikolaou解释说。雅典国立技术大学(NTUA)教授。 “现在有了更好的硬件和软件,我们能够将软件工具集成到平台上,以完成许多专家本应以手动和串行方式完成的工作。”

动力设计综合

霍利希普概念的关键是设计综合概念,该方法在船舶设计阶段开始时就考虑所有全球权衡和参数,例如操作和技术要求,成本和利润管理,环境和回收要求,生命周期需求,技术性能目标和规范约束等因素。与遵循一系列过程权衡不同学科,目标和设计参数之间的权衡取舍的传统设计实践不同,HOLISHIP提倡一种整体方法,利用多学科的优化技术和软件工具将少数可行的思想转变为可行的思想。针对不同需求而优化的更广阔的设计空间。

CAESES软件充当基础平台,以促进非专家参与的方式耦合不同的仿真和优化工具。 CAESES软件充当基础平台,以促进非专家参与的方式耦合不同的仿真和优化工具。

使用现有的设计螺旋方法,一个小组可能会从船舶的主要尺寸开始设计概念,然后将一个粗略的想法转移到另一个考虑结构和稳定性等参数的小组,然后再转到另一个专注于人体工程学或流体力学的团队, 例如。据HOLISHIP项目的主要合作伙伴之一,Friendship Systems董事总经理MSE Stefan Harries博士说,整个过程通常是顺序进行的,这极大地限制了设计探索。

他解释说:“通过顺序设计过程,您只能研究少数几个变体,因为这需要时间,并且您必须吸收知识和专业知识。” “您可能会从逐步知道的可行方法开始,逐步推进设计,使其更接近终点。在这种情况下,您可以获得可行的东西,但不一定是最佳的。

所示为使用混合RANS-BEM耦合器设计RoPAX渡轮的推进仿真。 所示为使用混合RANS-BEM耦合器设计RoPAX渡轮的推进仿真。

他说,提议的设计综合方法使工程团队可以考虑更多变体,因为它们能够将流体力学或成本等不同学科相互联系。他解释说:“通过设计综合的方法,您可以更好地理解各种变体的因果关系,并达到最佳效果。”

霍利希普官员表示,将设计综合方法的核心放在多学科优化上,整个船舶生命周期各个阶段的利益相关者都可以从许多方面受益。例如,由于探索了更大的设计空间,造船厂和工程公司将从缩短的设计周期以及更好地满足客户需求的能力中受益。他们称,供应商生态系统将享受优化的生产流程,从而降低成本和缩短上市时间,同时船东可以更好地实现优化的运营并降低维护成本,从而帮助最大化船舶的投资回报率。

三群计划

为了支持“设计综合”概念,HOLISHIP设想了一个三阶段的设计平台,涵盖概念设计,合同设计和虚拟测试。第一个集群将培育工具,以支持从早期市场分析到系统架构的整个船舶设计和运营生命周期各个阶段的优化方法。第二个集群旨在为船舶设计创建一个集成的开发环境和虚拟测试平台。 Jochen Marzi博士解释说,第三个集群将鼓励开发利用该集成开发平台的高度特定的应用程序,该应用程序覆盖垂直区域,例如,近海船的仿真,或用于处理游轮或其他复杂船的维护。 HOLISHIP经理,HSVA和汉堡船模盆地CFD和研究总监。

友谊系统的CAESES流程集成和设计优化系统将作为HOLISHIP主要开发平台的基础。 CAESES结合了用于探索不同学科和参数的任何工具,并创建了用于标准过程集成的环境。 Harries说,作为HOLISHIP努力的一部分,该小组将致力于简化流程集成环境并探索新的可用性模型(例如云),以使非工具专家更容易使用该工具。

他解释说:“我们的目标是,以一种使经验不足的用户能够运行它们的方式包装工具,并创建一个如何协同工作的流程链。”

HSVA的用于船体抗波性的nu-Shallo流代码已在CAESES中耦合,并通过软件即服务技术作为Web应用程序提供。 HSVA的用于船体抗波性的nu-Shallo流代码已在CAESES中耦合,并通过软件即服务技术作为Web应用程序提供。

霍利希普开发环境的另一个主要部分是虚拟容器框架,它实际上是一个虚拟测试平台,将基于DLR的RCE技术和工作流引擎。 HOLISHIP的Marzi谨慎地指出,VVR虚拟测试台不是数字孪生子,这意味着它不是整个舰船系统的数字表示。相反,VVR是一个虚拟环境,造船商可以在数字环境中测试各种组件和系统,以评估和比较他们在改进船舶设计时的性能特征。

刚进入第二年的Marzi表示,该联盟对HOLISHIP愿景的进展感到满意,并表示他相信该组织将在2020年之前为欧盟海事行业提供具有竞争性和适销对路的商业环境。HOLISHIP并不是一个整体的发展。平台;而是将其设计为一个系统,将来自不同提供商的各种组件整合在一起,因此可以针对各个玩家的需求进行配置和定制。

最后,HOLISHIP的愿景是使已经在航空航天和汽车等行业中广泛使用的下一代优化工具可供欧盟海事行业使用,而这种趋势往往更为保守。除了使这些工具民主化之外,该计划还旨在将整个生态系统整合在一个通用平台上,以促进各方之间无障碍地交换复杂的信息。

Marzi说:“在该项目结束时,我们希望分析软件更加民主化,这反过来将导致更好的利用和全新的船舶设计。”

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贝丝·斯塔克波尔

贝丝·斯塔克波尔(Beth Stackpole)是《 数字工程。发送有关此文章的电子邮件至 [电子邮件 protected].

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