基于遗传-混沌算法的船舶动力学性能综合优化研究

将遗传算法和混沌算法复合构造了一种遗传混沌算法,并将其应用于船舶动力学性能综合优化计算问题,编制了界面友好的vc＋＋软件。计算结果表明,该软件运行稳定可靠;该算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且耗时少,计算效率高。使用该软件能方便地得到各设计变量的动力学综合最优可能性分布函数,为船舶设计方案的综合评估及其船型参数的综合决策准备了条件。该软件具有较强的实用性,具有推广意义。     

基于一维方法和三维方法的模型尺度及实船尺度船舶阻力预报

考虑到船舶设计之初在已知船型参数有限的前提下需要进行船舶阻力计算,提出一种一维船舶阻力计算方法;考虑到船型确定后需要进行精细化的船舶阻力计算,以获取更多的流场信息或相对于一维方法的对比分析结果,提出一种三维船舶阻力计算方法.以具有真实物理水池船舶阻力试验结果的KCS船为例,分别基于一维方法利用NavCad软件和三维方法...     

船型方案优化设计的应用探讨

根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件，构造描述船舶优化设计的数学模型。运用有约束条件非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法，结合MATLAB“Optimization Toolbox”进行优化计算。计算结果和实际营运效果表明，优化船型船舶与本航区同类非优化船型船舶相比，营运性能有显著提高。     

吃水受限内河船舶航行性能综合优化的分层并行混沌算法

船舶航行性能综合优化设计分析是一项非常重要的工作。基于分层思想、并行算法和混沌算法,建立了吃水受限内河船舶性能综合优化的数学模型,设计了一种求解此类问题的基于敏感变量分段的分层并行混沌复合算法。编制了界面友好的VC＋＋软件。对于吃水受限内河船舶快速性和操纵性综合优化问题,进行了遗传算法、混沌算法、并行混沌算法和分层并行混沌算法的大量优化计算,结果表明：该复合算法计算可靠、效率高;为吃水受限内河大型船舶综合优良船型设计奠定了良好基础。     

内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化方法研究

建立了内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化的数学模型,基于并行算法、遗传算法和分层思想,构造了一种基于敏感变量分段的分层并行遗传复合算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题.对于内河大型船舶快速性能及结构力学特性综合优化问题,进行了遗传算法或并行遗传算法及其分层并行遗传算法的大量优化计算,结果表明:该复合算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且计算可靠、效率高;为内河大型船舶设计方案的综合评估及综合优化船型设计准备了前提条件.     

构建船舶与海洋工程数字化性能平台促进科技自主创新

作为对船舶设计基础共性技术研发的一种思考,提出构建“船舶与海洋工程数字化性能平台”的设想。这一性能平台是以信息化、数字化为核心,以虚拟技术、网络协同、远程交互技术为手段,开放式和加盟式一体化的综合集成系统。在这种数字化性能平台上,运用计算流体动力学方法,可以全面地对船舶的安全性能、综合航行性能和海洋工程结构物的流体动力特性进行预报、评估和优化,成为新型舰船、新型海洋平台和海洋结构物研究开发的重要工具和手段,促进船型开发和设计的自主创新。     

吃水受限的内河大型船舶航行性能综合优化方法研究

建立吃水受限的内河大型船舶航行性能综合优化的数学模型,又基于并行算法和遗传算法思想,构造了一种分层并行遗传算法,对于吃水受限的内河大型船舶航行性能综合优化问题进行了一般遗传算法、并行遗传算法和两层及三层并行遗传算法的大量优化计算,结果表明,该分层并行遗传算法计算可靠、效率高,为设计综合性能优良的内河船船型准备了良好的基础条件。     

非线性规划在船型方案设计中的应用

本文通过对广西贵港航区"60 t×55 kW"客货船总体设计中尺度方案最优化的论证来具体讨论非线性规划在船型方案设计中的应用:首先根据设计船舶的具体要求确定设计变量、目标函数及约束条件,构造出描述有关技术及经济性能的数学模型;其次运用"运筹学"中有约束条件的非线性规划问题的罚函数算法、多目标决策问题的分层序列算法,结合MATLAB强大的"Optimization Toolbox"进行优化计算;最后通过航区内3种库型船的实际营运效果的对比得出船型方案优劣结果.     

高速单体船航行性能综合优化的遗传混沌算法

建立高速单体船航行性能综合优化的数学模型,将遗传算法和混沌算法复合构造一种改进的遗传混沌算法,并将其应用于高速单体船航行性能综合优化计算问题,利用界面友好的VC 软件编程.优化结果表明,该遗传混沌算法计算可靠、效率高.并为设计综合性能优良的高速单体船船型准备了良好的基础条件.     

基于主要尺度要素的船型变换

针对船舶设计优化过程中性能计算提出一种船型变换方法,以7个主要尺度要素为变量改变船型,由母型船快速派生出系列船型,并以某三体船主体为示例,阐述船型变换的基本原理.     

船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

船型生成

介绍了中国船舶科学研究中心开发的一个船型生成模块及其特点和应用情况。该模块是针对大型集装箱和大方形系数低速船而建立的，但对一般的船型也适用。它利用强大的数据库，不但能生成性能良好的光顺线型，并能对该船型的快速性能作了评估。     

小型渔政船线型及附体设计优化

选取某近海小型渔政船典型船型,研究艏艉线型和附体对船舶阻力性能的影响。通过对线型、船型系数以及舭龙骨、压浪板、呆木等常规附体对小型渔政船航行性能的影响进行数值模拟分析,优化船舶线型,针对小型渔政船的功能需求选取合适的附体组合形式,并通过实船运行验证优化后的渔政船航行性能有所改善,达到预期目标,可为同型船舶设计提供参考依据。     

船舶航行稳性监控系统的设计

船舶航行稳性监控系统的设计,目的是为了实现集成智能船舶,达到航行稳性的自动控制。系统的设计方法是以微机控制为中心,通过压力电传感器、燃油驳油泵、淡水输送泵的自动启停控制、集成报警系统和CAN总线数据传输等组成的。控制系统主要包括硬件开发和软件逻辑设计两部分,监控系统的功能是程序设计和控制参数之间的逻辑设计来实现。船舶航行稳性监控系统的设计就是利用现代网络技术、报警监控和集成智能技术进行设计,解决船舶航行稳性问题,通过对小型船舶模拟实验进行测试,效果比较好。使船舶的航行更加智能、更加安全,具有实际参考意义。     

江海直达船船型特征及设计要点探讨

分析江海直达运输现状,阐述江海直达船的船型特征,以珠江水系3 000 t级双尾鳍型江海直达货轮为例,就设计规范的适用、主尺度及船型系数确定、船型特征等要点问题进行探讨,完成方案设计.     

膜梁组合模型的船舶总体与上层建筑耦合振动计算方法

本文提出了用膜元与集中质量的组合作为上层建筑物的力学模型,而在考虑上层建筑与船舶总体的耦合振动时主船体仍采用梁模型,从而简化了计算力学模型的形成工作。计算程序采用自动计入附连水质量和模态综合法(动态子结构法)相结合的形成,可以方便地判断上层建筑与船体梁振动之间的耦合关系。本方法可供船厂设计人员在详细设计阶段使用。本文着重论述上层建筑与船体梁耦合振动的计算方法及其在电算程序中的计算步骤。     

参数化的船型设计方法

根据特征参数和特征线,生成光顺的船体线型是造船工作者梦寐以求的目标。基于光顺曲线的参数化设计,提出了参数化的船型设计方法。该方法可根据特征参数和特征线快速开发出具有优秀航行性能的、光顺的船舶型线。设计实例表明了该设计方法的可行性。     

CAE在船舶性能研究领域的应用

论述了计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,简称CAE)技术的重要性及其在船舶性能领域应用的可行性。从原理、特点、功能、构成、应用效果及未来发展诸方面介绍了中国船舶科学研究中心在CAE技术领域自主创新的技术成果和在研项目,其中包括船型设计系统、水动力性能预报系统、数字水池试验系统、数值水池仿真系统和船舶技术性能数据库等五大系统。上述诸系统既相互独立,又有机联系,共同构成船舶性能研究的综合系统。     

运输船舶在波浪中失速的近似估算

如何准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的失速，已成为船舶研究、设计人员及航运界有关人员共同关心的一个重要课题。文中给出了近似估算运输船舶在波浪中失速的2个方法。对处于初步设计阶段且尚未做过静水快速性能模型试验的运输船舶，可直接应用第2个方法。该方法提出的近似估算公式应用方便，也不用编程便可直接人工计算，且与模型试验结果相当吻合。     

基于参数化CAD模型的船型阻力/耐波性一体化设计

在舰船概念设计阶段,往往需要快速生成阻力和耐波性能兼优的船型。采用基于母型船的船型融合生成方法,实现了参数化船型自动生成。在此基础上,采用iSight优化平台,将参数化船型生成技术与阻力、耐波性计算模型集成,运用多学科设计优化技术实现了船型阻力/耐波性性能一体化设计。优化方法采用多目标遗传算法以获取Pareto前沿。以一艘46 000 DWT油船的型线优化为算例对这个过程进行了具体说明,试验结果表明总阻力降低了3%,验证了这种方法的可行性。