基于多维PC扩展的多学科稳健优化算法研究

针对多维不确定性下的多学科稳健设计优化问题,以随机不确定性因素的均匀分布和正态分布并存状况为例,提出一种新的以Legendre polynomials和Hermite polynomials为基础与多维多项式混沌方法,构建多维不确定性量化模型,完成多学科稳健设计优化框架的研究。同时将多维稳健优化方法应用于多学科设计优化的实际工程算例散货船优化论证中,并与文献的单维稳健优化方法进行比较。结果表明,在多维不确定性因素影响下,采用多维多项式混沌方法解决多学科稳健设计优化问题,其优化结果与确定性多学科设计优化结果相差不大,能够得到较为稳健的计算优化结果,有效减少和避免设计优化方案失效的可能性。     

基于蒙特卡罗模拟的船体型线稳健优化设计

传统的船型优化仅考虑了确定性因素的影响,忽视了设计和使用中不确定性因素的存在,常导致船型方案不可行或航行性能较差。为了考虑不确定因素对船舶阻力性能的影响,在船型优化中引入稳健优化设计理论。首先,阐述了稳健优化设计的基本原理,在此基础上,以KCS船型为例,考虑了航速不确定性的影响,建立了稳健优化数学模型。其次,基于Isight平台完成了KCS船体型线稳健优化设计。试验结果表明:船体型线稳健优化设计可有效地减小船型方案失效的可能性,更符合工程实际。     

基于多维多项式混沌展开法的船舶不确定性优化设计

以船舶不确定性优化设计为对象,分析考虑多个随机变量对优化目标和约束的影响,提出一种基于多维多项式混沌展开法(PCE)的船舶不确定性优化设计,并将其应用于散货船工程优化实例中,保证船舶的稳健性和可靠性。     

基于并行子空间设计的AUV多学科可靠性优化

确定性多学科优化设计所得的最优解时常会落在约束边界上，该最优解可能在不确定性因素的影响下滑落出可行域，无法满足工程实践的需求。本文在AUV的设计过程中，考虑随机不确定性因素对AUV性能的影响，结合并行子空间设计方法（CSD），嵌入不确定性分析策略，展开AUV设计领域中的多学科可靠性优化分析研究。研究结果表明：在并行子空间设计方法的系统级中，可以很方便地嵌入蒙特卡洛（MCS）可靠性分析方法，组成基于CSD-MCS串行不确定性多学科优化方法；在AUV的总体设计过程中进行多学科可靠性优化法分析，可提升概率约束条件可靠性，使优化结果更为可靠。     

船舶水动力性能中的多学科交叉设计优化系统

传统的船舶设计通常只是通过优化设计追求一个或者某几个性能指标符合要求,并且往往局限于单学科指标的优化,无法实现多个学科之间的综合平衡。因此,船舶的系统综合性能仍然存在巨大的提升潜力。通过利用各学科之间的协同效应,多学科设计优化方法可以得到整体的最优解。因此通过多学科设计优化方法可以有效提高船舶的设计质量。本文主要开展船舶体型线水动力性能的相关研究。     

船舶空间优化中遗传算法的应用

随着海洋经济的发展,船舶朝着大型化、强动力方向发展。船舶设计工程需要考虑空间、动力、结构各方面因素,本质是一个多目标优化问题。船舶优化涉及因素越来越多,传统的基于单目标的优化解决方法已经不能适应船舶的现代设计方法。遗传算法是模拟生物自然选择进化过程的算法,能够解决多目标优化中的多组非劣解集合问题。本文设计基于遗传算法的船舶空间优化方案,给出船型、空间与阻力之间的最佳方案,最后给出仿真结果。     

海浪预报不确定下的船舶运动姿态分析方法

实时准确地估计海浪预报不确定下的船舶运动姿态是一个非常困难的问题.为解决该问题,通过分析海浪预报的随机误差对船舶运动姿态估计的影响,建立基于不确定性海况预报数据的船舶运动姿态估计模型;引入多项式混沌展开方法,实现船舶运动姿态估计的不确定性量化(Uncertainty Quantification,UQ);利用船舶横摇运...     

水面舰船多学科设计优化(英文)

多学科设计优化(MDO)被认为是目前处理海洋结构物设计的有效方法.中国船舶科学研究中心也开展了将多学科设计优化应用于船舶设计的研究.上一篇文章从船舶设计研究人员的角度出发对多学科设计优化的理论进行了介绍并且对一条发表了的国外舰船的模型进行了优化.在本文中,作者对国内的一艘实船的概念设计建立了多学科设计优化模型,该模型包括快速性、操纵性和船中剖面的总纵强度分析,它有37个设计变量,9个约束和两个目标.iSIGHT9.O被用来集成这些模块并执行优化,最终找到的优化设计不仅提高了该船的快速性,同时减小了船中剖面的截面积.     

船舶无人化对船舶设计的影响

从船舶无人化后的特点出发,对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析,指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线,系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素,并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述,为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

船舶无人化后对船舶设计的影响因素分析

从船舶无人化后的特点出发，对现有船舶设计需遵守的国际公约进行分析，指出无人船设计应继续遵守或无需遵守的公约条例。从船舶设计角度着手遵照船舶设计螺旋线，系统分析无人船设计过程中应该考虑的各种因素，并对影响较显著的船舶空船重量、船体设计形式、船舶主机选型、总布置设计与船舶建造成本等进行了详细的论述，为以后无人船设计及新船型开发打下基础。     

土性参数的不确定性

分析研究了土性参数不确定性的来源,分类,特性及各类不确定性的分析计算方法和处理方法。为土性参数的取值奠定了基础。     

船模静水横摇试验的不确定度分析

为提高船模横摇阻尼力矩系数测量精度,对船模进行6次静水横摇试验。通过试验获得小角度船模静水横摇消灭曲线,根据最小二乘法计算得到的拟合曲线的斜率,即衰减系数;利用过原点拟合直线斜率的不确定度分析方法,得到衰减系数的不确定度;对横摇周期、横摇转动惯量的不确定度分别进行估算,进而得到阻尼力矩系数的不确定度。结果表明:衰减系数的B类不确定度分量对合成标准不确定度的贡献率达到了74.92%,衰减系数的合成标准不确定度分量在阻尼力矩系数的合成标准不确定度中占79.88%。横摇角的测量精度是横摇阻尼力矩系数不确定度的主要来源,提高横摇角测量仪器的精度,可降低阻尼力矩系数的不确定度。     

船闸设计通过能力的不确定性分析

船闸规划通过能力是确定船闸建设规模和标准的重要依据。由于在船闸规划阶段对船型、船闸上下游水位差以及货物流量、流向等3个关键参数选用与实际情况通常存在较大的偏差,导致预测结果出现严重的偏离,存在较大的不确定性,从而影响到船闸规模和布局论证的准确性。以江苏某船闸实际运行数据为例,运用船闸设计规范推荐的通过能力计算方法,对船闸上述3个参数在规划设计和实际运行两个不同阶段的差异进行分析对比,并对停泊条件做了符合性验算。结果表明:船闸设计参数对船闸通过能力分析结论影响巨大,按规范推荐船型和水位组合计算的船闸通过能力结果严重偏保守。在船闸规划设计阶段应该对船型及水位组合做进一步分析论证,才能提高船闸通过能力规划的准确性。     

气相色谱仪灵敏度的测量不确定度的评定

为了检定气相色谱仪数据的准确性,要考虑检定不确定度的影响.通过对气相色谱仪热导检测器(TCD)灵敏度进行校准过程中引入的不确定度分量进行了评定.TCD灵敏度的相对不确定度为2.1%,扩展不确定度为4.2%(k=2),所有检定项目中,标准样品进样量的不确定度是最大的.此方法简单、实用,可用于带色谱工作站的GC的校准.     

低功耗深海应答器的研制TP56

在传统的长基线水声定位技术基础上,设计了一套低功耗、深海应答器。系统设计中采用了对电源进行模块化管理,消除干扰、降低功耗的措施,延长了系统的工作时间。海试证明,能长时间对水下目标进行有效监测。     

水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。通过对水下基准中心位置不确定度的分析,为系统减小水声定位系统测量误差提供了理论参考,经海试证明该不确定度分析方法对提高水声定位系统标定精度有效。     

超高频磁场探头校准研究

介绍超高频磁场探头的校准原理，并对测量不确定度进行了详细的分析评定。     

光学平行装置精度测量及数据处理

通过对光学平行装置精度测量及数据的分析处理,确定了均方根、合成不确定度和扩展不确定度,为光学平行装置测量精度的校准提供了依据。     

考虑波浪影响的船速测量不确定度分析

试航时,对于在2级海况以上测得的船速数据,必须进行波浪修正.针对柏林水池(VWS)提出的波浪修正办法,以某油轮为例,采用GUM测量不确定度分析方法,对考虑波浪影响的船速测量进行了不确定度分析.