收益优化在船舶虚拟云计算中心的网络资源分配算法研究

为实现高效、可靠的信息传输,首先搭建基于云计算船舶虚拟网络,然后将多目标优化问题进行转换,通过建立模型解决多目标优化的冲突问题,最后通过仿真平台进行性能测试,对比使用收益优化算法和不使用收益优化算法的模型,得出利用云计算进行船舶虚拟网络资源分配时,考虑收益优化时能够合理地进行资源分配,实现虚拟网络收益最优。     

云环境中的船舶多目标任务自适应管理技术研究

首先设计云环境中的虚拟机放置自适应管理框架,并对框架中4个模型如何实现自适应管理进行描述。根据云环境特点,将船舶多目标任务自适应管理问题转换成云计算中虚拟机放置优化问题,利用多目标蚁群优化实现物理机资源浪费和流量消耗最少的优化问题。     

基于维修任务分配的舰船装备维修计划优化模型研究

针对舰船装备维修计划编制中维修任务复杂多样，承修单位实力不一的特点，以实现维修效益最大化为目标，建立维修任务分配的多目标优化模型，并用遗传多目标算法对模型进行求解。以某基地维修任务分配计划为例，使用维修任务分配优化模型得出可行方案，证明此模型可为舰船装备维修计划管理和决策提供依据。     

水下爆炸载荷下舰船结构的多目标优化

水面舰船对轻量化和抗爆性能均有特殊的需求，而这两个目标此消彼长的关系又使得实现它们的途径相互矛盾。为找到能同时提高轻量化和抗爆性能的满意解，建立以板厚为变量的多目标优化模型。在优化过程中，通过参数化建模技术实现建模的自动化，数值模拟采用船体三舱段有限元模型，使用ABAQus／ExPLIcIT求解器进行非线性有限元分析，并在优化流程中引入实验设计和近似模型进行响应预报，在此基础上，还通过NSGA—II遗传算法进行多目标优化，得到优解。通过对优化后的船舯舱段与优化前的进行对比分析，发现重量和抗爆性能这两个目标分别有0．46％和22．51％的改进，实现了轻量化和抗爆性能的双向提升。     

基于最小偏差法的集装箱船船型优化

根据最小偏差法原理，建立了西江中小型集装箱船主要要素的多目标优化数学模型，运用遗传算法对该模型进行多目标优化。算例结果表明所建立的模型可行，能找到全局最优解，并在最优解基础上设计了实船。     

载人潜水器驾驶舱三维布局优化研究

驾驶舱三维布局在载人潜水器设计中占有举足轻重的地位。在分析传统舱室布局方式局限性的基础上,提出利用优化算法实现空间布局的求解。通过对驾驶舱设计要求的分析,结合人机工程的基本思想,建立了驾驶舱空间布局的多目标优化模型。利用遗传算法,结合并列选择策略,实现了该优化模型的求解。计算结果表明,算法有较好的收敛性,从而反映了提出的求解方法的可行性。     

改进多目标粒子群优化算法在营养配餐中应用

营养配餐计算模型为多目标模型,求解过程复杂,笔者利用改进过的多目标粒子群算法优化后,再根据配餐用户的偏好信息进行优化,摆脱了传统多目标优化的权重系数的影响,使得营养配餐计算模型能够满足各类人群的差异化、特殊化.最后,笔者以一日营养量为目标进行实际配餐,实验证明,配餐结果令人满意.     

豪华邮轮大型剧场内支柱布局优化设计

豪华邮轮大型剧场内通常要求设置尽量少的支柱形成尽可能大的支撑空间，存在优化需求。目前的支柱布局多依赖工程师的设计经验实现，缺少数学优化方法的支撑。对此，建立一套基于变密度拓扑优化法的支柱布局优化方法，利用单元相对密度确定设计域内各支柱的“重要性”，通过简化算例验证该方法的可行性。针对目标邮轮大型剧场，采用建立的支柱布局优化方法获得初步的支柱优化方案。经结构动响应校核和二次设计修正，获得工程化的支柱布局优化设计方案。通过对比新、旧方案的多项响应发现，优化设计效果较好，表明该方法在实船优化设计中有效且可靠，可供豪华邮轮大型剧场内的支柱布局优化设计参考。     

水下爆炸载荷下舰船结构的多目标优化

水面舰船对轻量化和抗爆性能均有特殊的需求,而这两个目标此消彼长的关系又使得实现它们的途径相互矛盾。为找到能同时提高轻量化和抗爆性能的满意解,建立以板厚为变量的多目标优化模型。在优化过程中,通过参数化建模技术实现建模的自动化,数值模拟采用船体三舱段有限元模型,使用ABAQUS/EXPLICIT求解器进行非线性有限元分析,并在优化流程中引入实验设计和近似模型进行响应预报,在此基础上,还通过NSGA-II遗传算法进行多目标优化,得到优解。通过对优化后的船舯舱段与优化前的进行对比分析,发现重量和抗爆性能这两个目标分别有0.46%和22.51%的改进,实现了轻量化和抗爆性能的双向提升。     

船艉结构静动态多目标优化设计

建立用于船体结构静动力学性能一体化设计优化的2种多目标优化模型:基于多目标遗传算法的多目标优化模型和基于多学科优化技术的多目标协同优化模型。模型均使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散设计变量集,以结构质量最小化和最大加速度最小化组成多目标函数。以某集装箱船艉部结构为例,对其进行了结构静力学、动力特性和动力响应的计算分析与优化设计。优化后的结构不仅具有更轻的质量、更低的振动水平,而且具有更高的固有频率储备,同时仍满足强度和刚度要求。     

船舶分段建造工程工期、成本、质量综合均衡优化研究

针对当前实际在船舶分段建造工程管理中,人们较少针对工期、成本、质量综合优化的研究,提出通过研究船舶分段建造过程中的工期、成本、质量之间的相互制约关系,得出工期、成本、质量之间的综合均衡优化模型,并利用多目标优化理论和粒子群算法对模型进行求解。该方法能够得到船舶分段建造工程项目管理中的控制目标。     

舰船总体设计中的多学科优化技术

MDO（多学科优化设计）技术适用于解决复杂工程系统和子系统的设计优化。为推广多学科优化设计技术在舰船总体设计中的应用,阐述了多学科优化技术的基本理论、研究和发展应用情况,系统介绍了协同优化算法的应用环境、特征和基本原理,将舰船总体设计根据MDO的要求分解为浮态与稳性、水动力性能、造价等5个子学科并进行了学科分析,基于多目标协同优化算法建立了舰船总体优化的数学模型及优化框架。     

基于序贯Kriging模型的潜器型线优化设计

潜器型线优化设计是一个多目标优化问题,在型线设计过程中,阻力性能与包络体积的要求是相互冲突的。为了解决计算流体力学软件如Fluent在进行潜器的外形优化设计时效率低下问题,采用Kriging模型代替仿真模型进行潜器外形设计的策略,其基本思想是：选取设计变量和样本点,利用ICEM软件建立参数化的水动力分析模型,用Fluent软件计算得到样本点的阻力响应值,建立反映设计变量与响应之间关系的Kriging模型,将阻力和体积作为潜器外形优化的两个目标,利用多目标遗传算法求出Pareto最优解。由于采样策略对Kriging模型精度影响很大,本文提出了一种新的序贯采样方法命名为加权累积误差方法,来选取样本点以提高Kriging模型精度。结果表明提出的序贯Kriging建模技术能极大提高潜器型线优化设计效率,同时保证设计精度。     

螺旋桨流固耦合多目标优化设计

本文提出将NSGA-Ⅱ多目标优化算法应用于螺旋桨多目标优化设计,并通过面元法和有限元法实现螺旋桨流固弱耦合.通过计算安装在Seiun-Maru(一艘日本散货船)上的HPS大侧斜螺旋桨压力系数分布和压力脉动,考虑了流固耦合效应的计算精度要高于不考虑流固耦合效应,验证了考虑流固耦合的必要性.本文以螺旋桨效率、非定常力和重量作为目标函数,在满足水动力性能、结构响应和空泡性能等约束条件下,选取描述螺旋桨外形的6个参数作为设计变量,以此建立优化函数.在不同近似最优解和非设计点为初值的算例中,其结果均改善了所有目标函数,验证了本文方法的有效性、适用性和鲁棒性.本文提出的多目标优化方法将有助于提高设计效率,节省计算资源,可成为未来螺旋桨设计的有效工具.     

基于BP-GA算法的环肋锥柱壳多目标优化设计

本文以超大潜深的潜艇耐压壳结构为研究对象,利用排水量表达式估算潜艇主尺度。通过Ansys软件的Apdl语言建立环肋锥柱壳的有限元模型,并分析计算耐压壳的强度及稳定性。以肋骨间距、耐压壳厚度和肋骨尺寸作为离散设计变量,以结构重量、总体失稳临界压力作为优化目标,实现基于神经网络和遗传算法的环肋锥柱壳多目标优化设计。在Matlab平台上,首先用拉丁超立方体抽样,再用BP神经网络建立起样本点和目标函数之间的映射关系,构建神经网络代理模型,最后调用多目标优化函数gamultiobj进行优化。优化结果表明,利用BP神经网络和遗传算法相结合进行复杂模型环肋锥柱壳的多目标优化,效率较高,精度较好,达到较理想的优化效果。     

兼顾效率与空泡性能的桨叶剖面自动优化设计

引入数学上的 NURBS曲线来表达翼型几何,成功实现翼型几何的自动变形与重构;之后借助于Isight优化平台,集成CFD技术构建二维翼剖面的多目标自动优化设计流程;并选择NACA 661-212翼型为设计对象,在兼顾效率和空泡性能的前提下,以升阻比和最小压力系数为设计目标进行优化设计,最终得到在相应设计点处两目标均有改善的翼型。该结果表明此设计方法的可行性,对推广至三维螺旋桨的优化设计提供一定的借鉴经验。     

基于Pareto遗传算法的船舶操纵性能多目标优化技术研究

针对船舶初始设计阶段船舶操纵性能优化这一复杂的多目标问题,开展相应的多目标优化方法研究。利用Pareto方法的特点,提出基于Pareto遗传算法来解决传统方法中的这个问题。经过优化可以得到均匀分布的Pareto解集,便于进行分析比较和选择,并给出计算实例。     

基于遗传算法的滩海路堤堤高优化设计研究

滩海路是为了开发丰富的滩海石油资源而修筑的联系陆地与人工岛的纽带.浅海滩涂地带受潮汐影响,水陆界伸缩很大,这就造成了滩海路建设具有费用高、风险大、工期长、维修费用高的特点.堤高是影响滩海路堤工程建设总费用的关键因素,其合理确定对于保证滩海路通行天数、降低工程建设总费用是至关重要的.基于遗传算法,结合全寿命周期成本理论,建立了滩海路堤堤高多目标优化设计模型,并对渤海海域某工程地的滩海路堤进行优化设计,同原设计比较表明:利用该方法具有优越性,可以节省工程建设资金.