舰船多学科综合优化设计计算环境研究

多学科综合优化设计（MDO）是当前复杂系统设计研究中一个最新、最活跃的领域，而多学科综合优化设计计算环境是MDO体系中较为活跃的研究内容之一。在对多学科综合优化计算环境特点分析的基础上，结合国外舰船研制领域中MDO的典型应用，提出了适合我国舰船研制模式的MDO计算环境体系结构，可为舰船MDO的研究方向提供有力的参考。     

美国海军水面舰船的多学科设计优化（一）

尽管外形优化设计已经在许多工业生产中受到了相当的重视，但对自动优化程序在水动力船舶设计方面的应用还远没有达到相同的水平。与先进的计算流体动力学和优化方法结合在一起，数值计算工具能作为船舶设计的辅助工具，它可增强操纵性能，减低开发和建造成本。本文尝试将一种多学科设计优化(MDO)程序应用于增强现有船舶的性能。现阶段的工作仅仅涉及到水动力优化算法的建模、开发和运算。对于海军水面舰船，本文根据大卫泰勒船模试验池(DTMB)的5415型船模提出并在MDO方法的框架内解决了两学科设计问题的三目标函数优化问题。采用一个很简单的决策系统来对Pareto最优解进行排序，并对所选的设计进行基于梯度的求精优化运算。     

CGX巡洋舰多学科设计优化模型的再分析

传统的设计螺旋方法由于割裂了学科间耦合,得到的设计往往是满足设计要求的设计而不是最优的设计.多学科设计优化(MDO)方法正是一种能得到最优设计的新设计方法,MDO目前被广泛应用于复杂工程系统的设计中.文中对多学科设计优化的理论进行了简要综述,在此基础上为了演示MDO方法应用于舰船设计,采用iSIGHT对国外的CGX巡洋舰概念设计的13个模块进行了集成,建立了MDO模型并优化,得到了较好的优化解.在此基础上采用神经网络重新建立了该MDO模型,将优化结果和原MDO模型优化结果进行了比较.     

多学科设计优化算法研究综述

随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势。为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议。     

一种改进的多学科协同优化算法及其应用

多学科优化设计（MDO）是当前复杂系统工程设计中研究最活跃的领域。分析了传统多学科协同优化算法解决实际复杂MDO问题计算困难的原因,提出了一种符合工程实际的改进的协同优化算法（NCO）。NCO通过改变协同优化系统级表达形式解决传统协同优化计算成本大、收敛困难等缺陷。通过两个经典MDO测试算例与Alexandrov提出的改进松弛协同优化比较,优化结果表明,NCO能有效提高收敛速率,保证收敛结果的稳定性和可靠性,能更好地满足复杂系统工程优化需要。     

多学科设计优化算法研究综述

随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势.为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议.     

多学科设计优化算法比较及其在船舶和海洋平台设计上的应用

多学科设计优化(Multidiseiplinary Design Optimization,简称MDO)是一种通过充分探索和利用系统中的相互作用的协同机制来设计复杂系统工程和子系统的方法论.多学科设计优化算法是其核心部分,也是研究最活跃的领域.文中首先介绍了MDO算法的定义、分类和发展,然后从算法的来源和目的、优化过程、优缺点、改进方法和应用情况等五个方面对四种基于分解技术的MDO算法进行了综述,进而对比了这四种算法的异同点.最后,针对船舶和海洋平台设计的具体特点,归纳了适合于船舶或海洋平台多学科设计优化的MDO算法所需要具备的特征,并建议使用基于近似模型的协同优化算法或BUSS 2000算法进行船舶和海洋平台的多学科设计优化.     

鱼雷总体设计中的MDO方法应用研究

鱼雷总体设计是一项复杂的技术,其中涉及到了多个学科领域的知识,本文根据目前最新发展的多学科设计优化(MDO)技术,给出了鱼雷总体设计的一种MDO模型,可以有效地处理其中的耦合因素,提高总体设计的效率。     

水面舰船航行性能MDO系统顶层设计研究

水面舰船航行性能设计是一个典型的多学科设计优化问题,适宜于采用基于系统工程思想的MDO创新设计理念和方法。文章首先分析了水面舰船航行性能设计领域开展MDO应用研究的重要意义,之后阐述了MDO概念内涵;制定了总体研究思路,确定了系统设计目标、技术指标及顶层设计技术方案,剖析了需要首先解决的若干关键技术,并给出关键技术的攻关建议。     

多学科设计优化方法在潜艇概念设计中的应用研究

多学科设计优化方法(MDO)是从航空领域兴起的一种针对复杂工程优化设计的有效求解方法.该文针对潜艇设计的复杂性特点,探索MDO在潜艇概念设计中的应用.首先,文中建立了包括水动力、推进、重量、性能和成本共5个学科分析在内的数学模型,然后采用MDO方法--协同优化方法(CO),对同时包含连续设计变量和离散设计变量的潜艇系统,进行了以最小化建造成本为目标的多学科设计优化,获得了优化结果.结果表明:相对于传统设计方法,分布式、并行的协同优化方法CO更适合潜艇系统的设计.     

多学科设计优化方法用于船舶设计

为了提供更好地满足不断提高的军方和商业市场需求的产品.现代船舶设计需要获得真正的最优设计.它需要综合考虑所有学科以及它们之间的相互关系.船舶设计中涉及到的学科数目是如此众多,它们之间的相互关系是如此复杂以至于需要寻求一种新的设计技术来替代传统的设计螺旋方法.多学科设计优化(MDO)方法正是一种新的广泛应用于复杂工程系统的设计方法.在本文中,我们主要介绍了中国船舶科学研究中心将MDO应用于船舶设计的研究情况.我们应用iSlGHT软件集成美国弗吉尼亚大学公布的CGX设计模块来演示将MDO方法应用到船舶设计的整个过程,获得了比他们更优化的解.CGX模块也用来说明我们提出的子系统划分的概念.最后,基于我们的研究经验,我们也总结了一个在船舶设计中应用MDO方法的一般应包括的内容.     

多种多学科设计优化方法的比较研究

多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)是一种通过充分探索和利用系统间的相互作用的协同机制来设计复杂系统工程和子系统的方法论.随着多学科设计优化方法在船舶与海洋工程中的广泛应用,多学科设计优化方法越来越受到重视,目前已经发展出了多种不同的具体算法.该文的主要目的就是对这些现有的算法开展比较研究,为后续的应用选择奠定基础.论文首先介绍了MDO算法的分类和发展,对各种MDO算法的优缺点进行了比较分析,最后再通过具体算例来显示这些方法的差别.     

Spar基础浮式风机系泊系统全耦合分析

本文以OC3 Hywind Spar基础浮式风机为研究对象,采用先进的空气动力-水动力耦合时域分析方法,针对其在中国南海某海域风浪流共同作用下,系泊系统、浮式基础运动以及风机与塔桶载荷响应进行分析。对比了定常风与湍流风模型对浮式风机系泊系统、整体运动响应以及风机载荷的影响。计算结果表明：相比于湍流风,采用定常风进行浮式风机系泊系统分析将得到偏于危险的结果,同时浮式风机运动响应与风机载荷结果偏小。本文建议在系泊系统初始设计阶段采用定常风方法进行设计,在系泊分析阶段采用湍流风进行分析,以保证浮式风机长期服役安全。     

船舶与海洋工程中的焊接变形预测方法研究概述

文章介绍了焊接变形预测理论的发展及现状,并将其归纳为基于实验和理论相结合的经验计算阶段、基于计算机数值模拟的模型分析阶段、基于新兴数据挖掘方法的研究应用阶段三个标志性阶段,详细论述了每个阶段预测技术在实际中应用的优劣.着重以BP、RBF人工神经网络为例阐述了神经网络等数据挖掘方法在焊接变形预测中的应用前景,并指出了目前存在的不足及未来亟待研究的方向.     

多学科设计优化在船舶水动力性能优化中的应用

阐述了多学科优化设计方法(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)的发展应用情况。详细论述了基于协同优化方法的数学模型、优化原理和优化流程。针对水动力性能优化,分析了系统层和各学科的优化要素,初步建立了数学模型和优化框架。     

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。     

船舶轴系扭转振动计算的Riccati传递矩阵法

本文建立了船舶轴系扭振计算的Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法的数学模型，编制了通用程序，并用此方法对船舶轴系扭转振动问题进行了计算与分析。结果表明：该方法在数值稳定性及精度方面优于Ｍｙｋｅｓｔｅｄ－Ｐｒｏｈｌ传递矩阵法，而计算量则小于系统矩阵法。     

航母舰载机蒸汽弹射系统的数学仿真研究

本文通过对飞机弹射系统进行分析，在作基本假设的基础上建立直飞机弹射系统的数学模型。该数学模型包括参数计算和装置设计正，反两个方面。本文较系统地研究了蒸汽弹射系统设计计算的理论 方法同时从研究发射阀供汽规律入手，研究了理想的设计规律和实现理想设计规律的途径和方法。     

船舶锅炉低硫燃油使用分析

考虑到低硫燃油对锅炉运行的可靠性有很大的影响,通过分析低硫燃油特性和其对船舶锅炉的影响,提出采用MGO/MDO冷却系统,加强锅炉的管理与改造,准确记录低硫燃油操作等方法解决船舶锅炉使用低硫燃油出现的问题。     

一种改进的费尔索夫图谱计算机实现方法

本文针对某高速炮艇的高精度设计要求，提出了费尔索夫图谱的一种改进的计算机实现方法，并用ＦＯＲＴＲＡＮ７７语言在４８６微机上开发了计算程序，从而为该艇的抗沉性计算、下水计算及实艇使用等方面提供了准确的数据。本方法亦适用于其它水面舰艇。