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The potential model becomes nonlinear because of the specific flow boundary conditionswhich involve a moving free-surface boundary, whose vertical displacement field is a partof the solution. The original nonlinear flow model is linearized according to the Neumann-Kelvin formulation described in Bassanini et al. (1994) obtained by neglecting the squaredterms of the potential function and by applying the free-surface condition to the calm waterlevel. The linearized flow model is discretized according to the standard panel methodapproach.The next two sections will briefly review the main results of both the continuum anddiscrete flow model formulations.3.1. Continuum form of the potential flow modelThe distribution of sources is found by decomposing the potential into its componentsof uniform stream Vx and of perturbation potential ϕ to yield = Vx + ϕ (1)Under this assumptions, the perturbation potential ϕ at each point P of the semi-infinite3D space, bounded by the ship hull surface and the water free-surface, can be found by theintegral relationϕ(P) = Sσ(Q)G(P − Q) dS = Sσ(Q)r (P − Q)dS (2)where σ(Q)is the source strength at a generic point Q taken at the boundary of the integrationdomain; S is the sum of the ship hull and free-surface surface areas. The Green function Gspecific to the flow problem of interest is defined asG(P − Q) = 1r (P − Q)(3)where r (P − Q)is the Euclidean norm between point P and Q.To uniquely identify the distribution of source strengths compatible with the given flowproblem, one enforces the Neumann type boundary condition at the ship hull surface:
摘要从船舶经济性和实用性两个方面来看，通过自动程序设计出船体几何尺度，进而推导出最小波浪阻力和波浪破坏力，这是一种很有效的方法。本文通过使用敏感性方程和辅助性方法，估算成本渐变函数来代替以往使用的有限差异的标准近似值。相比以往的方法，这种方法有降低整体最优化计算成本的可能性。这篇论文的目的在于真实地评估所减少成本的程度。上至3.3的增速因素已经在成本渐变函数的评估中所获得，大约1.6的增速因素在应用于现今油船的最佳船型整体最优化程序问题中所获得。大体来说，SEM和AM方法已经比这种有限差异的方法表现得更好，原因如下：（i）更少的流动方案被用于成本渐变函数的计算（ii）使用相同的LU因式分解模型来完成流体求解程序、SEM方程和AM方程，这种方法是由已选的假定的3D自由面问题的线性流动模型而得到的。
关键词：敏感性方程法，辅助性方法，最佳船型设计，数字化船舶流体动力学
1. 引言
有效增加的低成本计算能力，加上能够精确预测船舶附近流体之间相互作用结果的成熟的数字化技术手段，使得如今依靠计算流体力学来进行船型的设计成为可能。从经济性和实用性两个角度来看，通过这些程序进行的最佳船型的初步定义，是一个很有吸引力的选择。因为在测试的拖拉箱体试验中，它允许减少一条船的全部流体动力学设计过程所涉及到的船体模型的总数量，而且可以进行创新性船型设计。源]自{751^`论\文}网·www.751com.cn/
几个标准可以被采纳用来作为最佳船体外形的设计，例如找到可以产生最小波浪或者最小船体总阻力的船型，或者不产生破波的船型。对于许多船来说，取决于船舶速度的波浪阻力会产生很大的影响，它占据了船体总阻力的下至10%，上至60%的部分。更低的船体阻力值与更低的波浪高度和船舶行进所产生的破波减少量相关。在有利和不利的海船探测问题方面，破波扮演很重要的角色。事实上，由破波产生的流体动力噪音可以很明显得降低船舶侦测设备的效率，这些设备通常位于船艏部分的球鼻艏之中。破波对于SAR雷达侦测海平面影像的形成也有影响。而且，破波总是与自由面上的漩涡和湍流的形成有关系，也与在船尾形成的、由于空气残留而产生的具有严重威胁的多泡水流的形成很有关系。