船舶多學科設計優(yōu)化建模研究.pdf

1、船舶設計是一項設計周期長、技術密度高、涉及學科廣的復雜工程，它的設計涉及到水動力、結(jié)構等諸多學科的知識。隨著計算機技術的突飛猛進，各學科理論得到了蓬勃發(fā)展，人們能夠采用更高精度的模型進行學科分析與設計，各學科設計取得了長足的進步。然而，與各學科設計的蓬勃發(fā)展相比，船舶總體設計方法發(fā)展卻比較緩慢。雖然傳統(tǒng)的船舶串行設計方式在過去數(shù)十年發(fā)揮了極其重要的作用，為船舶設計技術的發(fā)展做出了巨大的貢獻，但是它們沒有考慮到各學科之間的相互耦合而產(chǎn)生的

2、協(xié)同效應，割裂了各學科之間的相互影響，無法得到系統(tǒng)整體最優(yōu)解且低效、耗時。面對傳統(tǒng)設計思想在船舶總體設計中所遇到的問題，引入多學科設計優(yōu)化技術成為一種現(xiàn)代設計理念。
　　 多學科設計優(yōu)化(Multidisciplinary Design Optimization，MDO)是一種充分探索和利用系統(tǒng)中相互作用的協(xié)同機制來設計復雜工程系統(tǒng)和子系統(tǒng)的方法論，它能夠充分考慮各因素之間的相互影響，協(xié)調(diào)各方利益，獲得較和諧的設計結(jié)果。船舶設計

3、優(yōu)化具有明顯的多學科特點，將多學科設計優(yōu)化方法引入到其設計領域也必將具有十分廣闊的發(fā)展空間和現(xiàn)實意義。協(xié)同優(yōu)化方法是一種有效的多學科設計優(yōu)化方法，其思想與船舶的設計組織形式相吻合，本文主要研究了船舶總體多學科協(xié)同設計優(yōu)化建模，具體如下：
　　 (1)回顧常用的多學科設計優(yōu)化算法，分別介紹了各算法的算法結(jié)構以及它們的優(yōu)缺點。
　　 (2)針對船舶設計的特點，將船舶設計劃分為船型、重量、艙容、快速性、穩(wěn)性、耐波性、操縱性、總

4、布置、結(jié)構、經(jīng)濟性等相對獨立的學科。對總布置和結(jié)構學科僅進行了理論上的闡述分析，其他各學科在學科分析的基礎上，建立了各學科的數(shù)學分析模型，明確了各學科的設計變量和狀態(tài)變量，同時理清了學科間的耦合關系。
　　 (3)依據(jù)協(xié)同優(yōu)化算法框架，建立了船舶協(xié)同優(yōu)化數(shù)學模型，利用商業(yè)軟件iSIGHT實現(xiàn)了油船的設計優(yōu)化工作，實現(xiàn)了各學科的并行設計優(yōu)化，表明協(xié)同優(yōu)化方法可以在船舶等復雜系統(tǒng)的多學科設計優(yōu)化中應用。
　　 通過本文研究，