开源环境下基于主动子空间增强的自由变形高效船体参数化方法在船舶水动力设计问题中的应用
数值分析
2018-04-04 v2
摘要
本文中，我们展示了将基于主动子空间的参数空间降维方法应用于船体水动力设计问题的结果。我们考虑了初始船体形状的若干参数化变形，以评估所考虑的形状参数对船体总阻力的影响。船体阻力通常通过对流经船舶的水动力流进行数值模拟来计算。鉴于所涉及参数数量众多——可能导致大量耗时的水动力模拟——评估参数空间是否可被降维将带来可观的计算成本降低。因此，本工作的主要思想是采用主动子空间来识别参数空间中可能的低维结构，或验证控制点位置处的参数分布。为此，我们实现了一个全自动化流程，用于生成原始船体CAD几何的若干微小形状扰动，进而用于执行高保真流动模拟并为主动子空间分析收集数据。为实现所述开源流程的完整自动化，用于船体扰动的自由变形方法以及基于非定常势流理论（含完全非线性自由面处理）的求解器均直接与CAD数据结构接口，并使用IGES中立供应商文件格式作为输入文件。通过应用动态模态分解，仅给定模拟的少数初始快照即可重建稳态总阻力值，从而进一步降低流体动力学模拟的计算成本。主动子空间分析在此应用于DTMB-5415海军战斗舰船体的几何，该船体是船舶水动力学模拟中的常用基准。
引用
@article{arxiv.1801.06369,
title = {An efficient shape parametrisation by free-form deformation enhanced by active subspace for hull hydrodynamic ship design problems in open source environment},
author = {Nicola Demo and Marco Tezzele and Andrea Mola and Gianluigi Rozza},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06369},
year = {2018}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1709.03298