多目标进化算法在船舶设计中的应用

针对船舶概念设计阶段船型参数优化问题,根据快速性、操纵性、舱容衡准及基于经验公式建立船舶优化数学模型,采用改进的非支配解排序的多目标进化算法（NSGA-Ⅱ）,以推进系统总效率、舰船经验系数、相对回转直径及船舶造价4个参数为优化目标,选取若干设计变量,对50 000 DWT油船进行多目标优化.数值算例表明,改进的非支配解排序的多目标进化算法能够有效、客观地选择合理的船舶主尺度参数.     

内倾船型的非线性横摇仿真分析

为解决内倾船型的非线性横摇工程分析问题,以内倾船型为对象,基于横摇、纵摇和升沉相互独立的假设,以线性耐波性计算软件预报的响应函数为基础,开发能计入船舶横倾过程中复原力臂的非线性因素对耐波性影响的预报软件,该软件可用于确定不同船型方案的非线性横摇时历曲线.采用该软件完成内倾船型与常规船型之间非线性横摇的差异对比,提出内倾船型在设计中需注意的地方：在设计过程中宜综合考虑内倾幅度与运动之间的影响后再确定内倾程度;采取措施减少内倾船型的纵摇幅值可在一定程度上减少内倾船型的横摇.     

撞角球鼻艏形式和参数变化对阻力影响的研究

通过数值计算及模型试验确定了撞角球鼻艏形式和参数对阻力的影响。针对3个形式各异的球鼻艏方案,开展了CFD计算和模型试验,结果显示:当傅汝德数为0.28时,撞角球鼻艏的剩余阻力系数比无球鼻艏的剩余阻力系数约小20%。以8个主要参数各异的撞角球鼻艏方案为对象,采用CFD技术分析了撞角球鼻艏的参数变化对兴波阻力的影响,并确定了撞角球鼻艏的宽度比和纵向长度比对兴波阻力系数的影响。     

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。     

基于组合赋权法的船型方案模糊综合评判

为了提高船型方案决策结果的客观性与可靠性,文中分析了主观赋权和客观赋权的优劣,提出r一种新的组合赋权方法。该方法通过专家评分法、层次分析法、信息熵法、变异系数法这四种单一的主客观赋权方法问建立相关系数的概念。该评判方法原理简单、可解释性强,并同时充分利用客观信息,兼顾号家主观偏好,因此,决策方案更加合理、可信、这种综合方法也能推广应用于船舶决策的相关领域。     

基于组合赋权TOPSIS法和粒子群的船舶概念优化设计

船舶概念设计阶段,需要初步给定多组船型参数方案并从中优选出客观合理的某一方案。本文建立以船舶造价、螺旋桨总效率、相对回转直径为目标的船舶概念设计优化数学模型。将Li提出的最小-最大适应度多目标粒子群优化算法应用于求解船舶概念设计多目标问题以获得Pareto解集。分析主观赋权和客观赋权的优劣,提出借鉴专家经验和信息熵权的主客观组合赋权TOPSIS法,借助Matlab软件对所求Pareto解集进行方案排序。算例表明,maximinPSO在求解35 000 DWT散货船概念设计多目标优化能获得均匀分布的Pareto前沿,基于组合赋权的TOPSIS策略能给出客观、合理的决策序列。该方法可应用于船舶优化等领域。     

基于自适应加权的船舶操纵性能多目标优化

针对多目标优化问题中固定加权和法存在的缺陷,提出以设计者期望目标值为约束的自适应加权和法.以水面船舶为研究对象,建立操纵性能多目标优化数学模型.35000吨级原油船算例表明基于自适应加权法求解操纵性优化模型能获得较为理想的Pareto最优前沿.最后,采用信息熵权TOPSIS法对Pareto方案排序供决策者选择.     

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。     

计算条件限制下船舶绕流场数值预报精度解决措施探讨

以KCS和KVLCC为对象标定CFD计算模型,然后以DTMB 5415为对象开展网格类型及规模对计算的影响分析,提出在计算条件受限的情况下,宜采用六面体网格开展船舶绕流数值预报。为提高数值预报的计算精度,提出预先给定升沉的船舶绕流数值预报的建议,并对该技术进行了验证性计算。最后,采用两条船开展了对比计算,进一步说明了所采用方法的可行性。