基于人工蜂群算法的油船舯剖面优化设计

人工蜂群算法(ABC)是模仿蜜蜂行为提出的一种优化方法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优值凸显出来,有着较快的收敛速度[1]。本文基于HCSR规范,以中剖面净面积最小为优化目标,以区域纵骨间距个数、板厚、型材尺寸、板缝位置为设计变量,采用ABC算法,建立了适用于油船的中剖面优化设计模型。以一艘32000DWT油船为例,对其进行了优化设计,优化结果验证了人工蜂群算法用于船舶中剖面结构优化的可行性和高效性。     

改进自适应惯性权重粒子群算法及其在核动力管道布置中的应用北大核心CSCD

[目的]旨在研究非线性自适应惯性权重粒子群优化算法,实现船用核动力一回路系统管道路径的布置优化设计。[方法]根据船用核动力一回路系统的管道布局设计特点,建立一回路系统的管道布局空间模型、约束条件和评价函数;基于管道节点数量,提出一种粒子群优化(PSO)算法的新型定长编码方法,然后结合该编码方法建立方向引导机制;在此基础上,针对粒子群优化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,结合辅助线性变化的学习因子,提出一种基于非线性自适应惯性权重的改进粒子群优化算法;将改进粒子群优化算法与协同进化算法相结合,提出一种用于求解分支管道布局问题的协同进化粒子群优化算法,以用于核动力一回路系统的管道布局优化。[结果]仿真结果显示,所提的改进算法与标准算法相比收敛速度提高了40%~50%,不仅能够得到更好的管道布局效果,还解决了标准粒子群优化算法容易陷入局部最优解的问题。[结论]研究成果可为船用核动力一回路系统管道布置的优化设计提供有益的参考。     

基于遗传算法的环肋圆柱壳结构优化设计

本文对某潜器的环肋圆柱耐压壳结构开展以减重为目标的优化设计,通过使用遗传优化算法,以环肋圆柱壳结构中的肋骨尺寸、肋骨间距及壳体厚度作为优化设计变量,在强度和稳定性满足的约束条件下,得出优化后重量较轻的设计方案,同时结合理论和数值方法校核该方案下强度和稳定性,以验证方案有效性。研究结果表明,优化后理论与数值计算得出强度与稳定性符合规范要求,优化后环肋圆柱壳结构重量得到有效降低,该研究方法可为今后类似结构物优化设计提供参考。     

基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法

现有船舶舱内管路布局优化算法由于应用技术的缺陷,存在着算法收敛代数多、算法收敛时间长的问题,无法满足目前船舶舱内管路布局的需求,故提出基于人机合作的船舶舱内管路布局优化算法研究。为了简化船舶舱内管路布局优化问题,对管路布局要素进行数学抽象,通过数学形式表示管路布局要素,以此为基础,依据人机合作与多蚁群进化算法构建管路布局优化模型,确定人工个体加入时机,制定管路布局优化算法流程,即可实现船舶舱内管路布局的优化。实验数据表明,与现有算法相比较,提出算法收敛代数较少、收敛时间较短,证实提出算法应用性能更好,可以获得更好的管路布局优化效果。     

船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化设计

针对船舶舱室内推进监控显控台界面内控制元件操作不便、布局不符合视觉审美等问题,研究船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化设计方法。从控制元件距离、色彩与视觉注意力等级3个角度分析影响船舶舱室内推进监控显控台界面内不同控制元件视觉注意力的影响因素,结合G1法确定显控台界面内不同控制元件的权重值,构建显控台界面布局优化模型,利用粒子群优化算法求解模型目标函数,获取界面布局优化结果。实验结果显示该方法能够有效实现船舶舱室内推进监控显控台界面布局优化,且优化结果更符合人类视觉审美标准。     

缺陷尺寸对不同剩余强度评价方法保守性的影响

为明确缺陷尺寸对不同剩余强度评价方法保守性的影响,针对一系列不同长度和不同相对深度的缺陷,采用改进的ASME B31G准则、DNV RP F101规范和PCORCC方法分别对其进行剩余强度评价,比较发现缺陷的长度和相对深度对3种剩余强度评价方法的保守性影响十分显著,尤其是对传统认为的过分保守的ASME B31G方法影响最为显著。     

船舶结构优化设计方法比较研究

本文从经典优化算法、启发式优化算法等两个方面综述了船舶结构优化设计方法的内容、优点和不足,指出了启发式算法较经典算法更适合船舶的结构设计优化。并提出了动态代理模型是弥补启发式算法耗时过久的不足,也是当前船舶优化设计的研究重点,在指导实践研究具有积极的现实意义。     

船舶运动对管线受力特性的影响

针对深海采矿船矿物水力输送时管线在船舶运动作用下的受力问题,建立了管线和管内流体的耦合模型。综合考虑船舶运动及管内部流体耦合作用的影响,分析了不同工况下管线的变形、应力及支座反力。计算结果表明:受船舶运动的影响,在某些工况下管内流体载荷对管线的作用力有一定程度的加强。在管线设计时需重点考虑惯性力和重力叠加的工况。这项研究可为船舶上管线、支座、接头、法兰等的设计提供参考。     

曲线钢箱梁桥的倾覆稳定性研究

以实际工程为背景,采用三维空间程序对小半径曲线钢箱梁桥的空间效应进行了分析,研究了小半径曲线梁桥恒（活）载作用下支反力的分布规律,并以确保倾覆稳定性为目标,对全桥各支反力进行了优化,提出了以拉开支座横向间距、支座预偏、箱梁压重以及抗拉支座等措施的组合优化方法,总结了类似结构的一些设计经验。     

基于机器学习的翼型水动力性能优化设计

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型水动力性能预测和优化设计研究。运用CST方法对翼型进行参数化表示;采用XGBoost建立翼型水动力特性快速预报模型;结合机器学习方法和遗传算法,综合考虑升力系数、阻力系数和翼型表面压力系数建立优化模型,完成了某翼型的优化设计与水动力性能分析。结果表明：提出的翼型优化设计方法可获取优良翼型,对船用螺旋桨叶剖面设计优化具有重要意义。     

水管路系统低噪声配置研究

管路系统的水力功能和振动噪声性能相互影响皆为设计目标。舰船领域中冷却水管路系统长期开启,管路系统振动及船外辐射噪声受到关注。为实现船外辐射噪声的控制,有必要建立水力和声学的协调设计技术。文章以低噪声配置原则为管路系统设计指导,基于复杂水力管网计算方法进行管系合理配置,基于管系等效水梁及管系—船体声固耦合整体建模方法进行振动及船外辐射噪声计算评估,形成了水力与声学协调的管路系统低噪声配置技术流程。以典型冷却水管路系统为对象,初步测试验证了配置原则和计算方法。     

柴油机耐压排气管段材料优选及结构优化设计分析

考虑到在保证耐压排气管段的承压能力和耐腐蚀性能的前提下尽可能降低管段的重量是潜艇柴油机排气系统耐压管段材料优选及结构优化设计的主要目标,针对多种材料配套体系和多结构设计方案,用有限元计算方法对耐压排气管段的强度分布及稳定性进行计算分析,提出材料优选和结构优化设计方案,形成柴油机排气系统耐压管段材料优选和结构优化设计准则。     

穿越航道的海底管道堆石保护设计方法研究与探讨

穿越航道的海底管道面临着诸多风险,尤其是船舶落锚和拖锚将给其带来严峻的考验。采用的管道保护方法为堆石覆盖保护法。针对堆石保护设计的关键技术,包括堆石层的尺寸设计、管沟边坡稳定性设计、回填石块的粒径级配设计等内容进行了研究和探讨,并就如何进行优化设计提出了一些建议。研究成果在保证管道安全性和经济性方面意义明显,同时还将为今后的工程设计提供一定的理论指导。     

浮筏隔振系统隔振性能优化设计研究

建立了板式浮筏隔振系统有限元模型,用有限元直接法计算了隔振系统对动力学激励的加速度响应,以中间筏架各局部厚度为设计变量,以中间筏架重量为约束,以减小弹性基础振动、增加振动隔离为目标建立了优化数学模型,用可行方向法实现了隔振系统的优化设计。实例结果表明,隔振系统的优化设计可在筏架重量不增加、通过重新分布筏架的重量就可以减小基础的振动,增加浮筏系统的隔振性能;优化后基础的振动显著降低,极大地提高了隔振系统的隔振性能。     

含阻振质量的L型结构在舱段壳体隔振中的应用

利用波动理论分析L型连接板转角处阻振质量阻抑振动波传递的特性,基于阻抗失配和波形转换原理,将此阻抑技术引入壳体隔振设计中,数值计算壳体隔振设计前后的振动与声辐射性能,讨论阻振质量的重量和截面尺寸对其隔振性能的影响,并在此基础上根据模态控制法进一步对壳体隔振设计进行探讨。研究结果表明：将转角含阻振质量的L型连接结构引入壳体隔振设计,不仅能有效降低动力舱段结构的振动,而且还能显著隔离振动波向邻近舱段的传递;在总的阻振质量不变的前提下,合理地布置变质量变截面的阻振质量能显著提高总的隔振降噪效果。     

三维物探调查船的设计

本文以国内首艘自主设计的三维物探调查船为例对该船型的设计进行了综合介绍。首先介绍了三维物探调查船的工作原理、特点及设备配置,然后介绍了三维物探船的总体布置,之后分别就线型优化、拖力计算、动力系统配置、重量重心控制、稳性计算、振动噪声控制、操纵性优化等方面介绍了设计要点。最后总结了三维物探调查船设计时应重点关注的问题,为今后的设计工作提供指导。     

基于动态罚因子的多学科协同优化算法及其在船舶设计中的应用

针对标准协同优化算法求解复杂系统工程问题的缺陷,提出了一种改进的协同优化算法,并将其应用于油船总体概念设计阶段。改进协同优化算法将系统级一致性约束最优化问题通过罚函数方法转化为一个无约束优化问题。同时,给出了两种不同的基于差异信息的动态可调罚系数,以保证在优化初期,系统级设计变量与学科级共享变量相差较大时,惩罚力度也大,促使一致性差异在总目标函数中占主导地位,则一致性差异将迅速下降。随着优化的进行,罚系数变小,惩罚力度减轻,目标函数的收敛加快。通过对MDO测试函数算例与标准协同优化和其他典型的改进协同算法的比较,验证了该方法在优化结果的可靠性和稳定性等方面有优势。最后,应用改进的协同优化算法求解以油船造价为系统级目标协同浮性与稳性、快速性等4个子学科的多学科优化问题以体现其工程实用性。     

基于四端参数法的管路支架隔振性能研究

管路支架是管道与船体之间振动能量交互传递的通道,从隔振的角度可以把它看成是一种特殊的隔振器。利用四端参数法建立管路支架隔振系统的振动传递力学模型,推导管路支架的力和位移的传递率。在此基础上,分析管路支架的刚度、阻尼、管道弹性以及基础弹性等因素对力传递率和位移传递率的影响,并通过仿真计算验证了理论求解的相关结论。分析结果表明,管路支架的刚度是影响其隔振性能的主要因素,同时管道和基础的弹性也会产生一定的影响。     

管路系统低噪声弹性支撑安装研究

弹性支撑是减小管路系统噪声源向船体结构传递的主要措施,但安装数量较多且受安装条件限制,部分管路支撑直接与船体结构相连,导致弹性支撑也是振动传递的重要途径.本文利用Abaqus有限元软件计算单位激励下管路系统各弹性支撑点的频率响应特性,分析了弹性支撑安装间距、刚度及位置等因素对管路振动噪声特性的影响,提出管路系统弹性支撑的低噪声安装方法,为舰船管路系统弹性支撑设计提供了重要依据.     

控制船舶轴系纵向振动的动力吸振器参数优化研究(英文)

在船舶轴系中安装动力吸振器是减小船舶轴系纵向振动的有效方法,而动力吸振器的参数合理优化配置是控制轴系纵向振动的重要手段。将船舶轴系等效为多自由度系统,基于有限单元法建立船舶轴系纵向振动运动模型,并通过加装动力吸振器用于控制船舶轴系纵向振动。运用重分析方法求解轴系运动方程得到推力轴承处的力传递率和能量传递率,将二者作为评价动力吸振器对轴系振动控制效果的指标。在研究轴系响应频率范围内,提出将求解全局最优解较强的遗传算法与多目标优化算法相结合以优化动力吸振器参数;并且研究特定共振峰消减的参数优化问题。最后通过算例,比较不同目标函数以及动力吸振器不同安装位置对轴系纵向振动控制的影响,验证文中优化算法的可行性。