Diese Dissertation präsentiert einen umfassenden Prozess zur Entwicklung und Optimierung parame-trischer Schiffsrümpfe durch die Verwendung einer vollständig parametrischen Modellierungsmethode in Verbindung mit einem Berechnungswerkzeug für das Potentialströmungs-Randelementverfa-hren. Durch die Integration mehrerer Optimierungsalgorithmen ermöglicht dieser entwickelte Ansatz automatische Anpassungen von Schiffsrümpfen, um die hydrodynamische Leistung zu verbessern.
Die Dissertation besteht aus drei Hauptaspekten. Zunächst wird eine vollständig parametrische Modellierungsmethodik erläutert, die die Erstellung und dynamische Anpassung von Rumpfoberflächen während der Optimierungszyklen ermöglicht. Diese Methodik gewährleistet eine hohe Flexibilität und Präzision im Designprozess und berücksichtigt eine Vielzahl von Rumpfformen und Nebenbedingungen. Im zweiten Teil werden verschiedene Optimierungsalgorithmen implementiert und verglichen, darunter der Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), der Multi-Objective Simulated Annealing (MOSA)-Algorithmus und der Surrogate Based Global Optimization (SBGO)-Algorithmus, um die effizientesten Rumpfformen zu bestimmen. Diese Algorithmen wurden aufgrund ihrer Robustheit und Effizienz bei der Lösung von Multi-Objective-Optimierungsproblemen in der Schiffsarchitektur ausgewählt. Im dritten Teil wird der GL Rankine, ein Potentialströmungslöser, eingesetzt, um das Strömungsfeld präzise zu berechnen und die hydrodynamische Leistung der optimierten Rumpfformen zu bewerten. Die Simulationsergebnisse des GL Rankine-Codes werden sorgfältig mit experimentellen Daten und Ergebnissen eines hochzuverlässigen Simulationslösers, der auf der Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)-Methode basiert, verglichen. Dieser Vergleich validiert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Potentialströmungsl-ösers bei der Vorhersage der hydrodynamischen Leistung.
Die Ergebnisse zeigen erhebliche Verbesserungen der hydrodynamischen Leistung der optimierten Rümpfe, was die Wirksamkeit des entwickelten Ansatzes bestätigt. Insbesondere weisen die optimierten Rümpfe eine verringerte Wellen- und Reibungswiderstand auf, was zu einer verbesserten Treibstoffeffizienz und betrieblichen Leistung führt. Darüber hinaus trägt der Optimierungsprozess zur ökologischen Nachhaltigkeit bei, indem er eine signifikante Reduzierung der Abgasemissionen für jedes optimierte Schiff erreicht. Detaillierte Vergleiche, einschließlich spezifischer Reduzierungen des Widerstands und der Gas Emissionen, werden im Abschnitt Application vorgestellt und unterstreichen die praktischen Implikationen der Forschung.