多維隨機不確定性下的船舶多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化研究.pdf

1、通常船舶多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化僅考慮確定性因素的影響，忽視實際船舶設(shè)計優(yōu)化中不確定性因素的存在，顯然其優(yōu)化結(jié)果無法真正保障船型方案的可行性，所以考慮到不確定性因素存在的實際問題，本文應(yīng)用多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化方法進行船舶方案的設(shè)計優(yōu)化研究。多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化的重點在于多學(xué)科分析和不確定性量化過程，目前不確定性量化過程主要集中在一維不確定性研究。為了得到穩(wěn)健可行的船舶優(yōu)化方案，本文通過分析考慮隨機不確定性因素均勻分布和正態(tài)分布并存的分布狀況，以勒讓德

2、多項式（Legendre Polynomials）和埃爾米特多項式（Hermite Polynomials）為基礎(chǔ)推導(dǎo)出了多維隨機多項式混沌方法，然后以海洋平臺支持船為研究對象，構(gòu)建了多維隨機不確定性量化分析模型，通過對多維隨機不確定性因素對船舶優(yōu)化方案的影響分析完成了船舶多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化研究，有效地減少和避免船舶設(shè)計優(yōu)化方案失效的可能性。本文主要研究內(nèi)容具體包括：
　　1、考慮到船舶實際航行中存在不確定性因素，本文在船舶設(shè)計優(yōu)

3、化中應(yīng)用多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化方法。從數(shù)學(xué)建模、近似模型技術(shù)、多學(xué)科優(yōu)化框架和不確定性量化四個方面詳細介紹多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計優(yōu)化方法理論，并對常用的優(yōu)化框架進行比較。
　　2、為了減少優(yōu)化過程中計算量，縮短計算周期，提出構(gòu)建基于CFD的船舶阻力近似模型來代替數(shù)值仿真及模型試驗結(jié)果。采用拉丁超立方法（Latin Hypercube Sampling，簡稱 LHS）進行試驗設(shè)計，在與模型試驗進行對比與修正的基礎(chǔ)上，進而構(gòu)造出多項式響應(yīng)面（Re

4、sponse Surface Methodology，簡稱RSM）、徑向基函數(shù)（Radial Basis Functions，簡稱RBF）、Kriging三種近似模型，并對三種近似模型進行精度對比。
　　3、考慮實際船舶設(shè)計中存在多維不確定性因素，在分析一維多項式混沌方法理論的基礎(chǔ)上，針對隨機不確定性因素均勻分布和正態(tài)分布并存的分布狀況進行深入研究，以散貨船為研究對象并在不確定性量化過程中應(yīng)用多維多項式混沌方法，最終優(yōu)化結(jié)果證明了