船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

混沌遗传算法在船舶电力系统供电恢复中的应用研究

实现船舶电力系统的快速供电恢复是一个复杂的多目标非线性组合优化问题.根据系统的特点,采用混沌自适应遗传算法,使用混沌优化产生初始群体,以保证初始种群含有较丰富的模式,从而增加搜索快速收敛于全局最优解的可能,然后通过采用精英保留的选择机制和自适应交叉、变异概率,有效地加快了算法的收敛速度.船舶电力系统典型故障恢复算例表明,该算法改善了遗传算法的性能,提高了算法的收敛速度及精度,避免了不成熟收敛,较好地实现了船舶电力系统的多目标故障恢复.     

花岗岩残积土及全风化土标贯击数的概率分布

研究目的:研究花岗岩残积土的岩性特性,探讨花岗岩残积土及全风化土实测标贯击数N的概率分布,并计算其服从概率分布的概率密度函数.研究结论:目前国内外对标贯实测击数进行杆长修正没有一致意见,建议使用实测击数,可使野外编录、判别的操作性更强.通过实测结果来看,锤击数在15≤N＜30范围内可定名为残积土,锤击数在30＜N≤50范围内可定名为全风化土.经统计分析认为,深圳地区花岗岩残积土及全风化土实测标贯击数N的概型分布为正态分布.     

公路路基拓宽优化设计改进粒子群算法

考虑单位路段内的工程数量、公路占地、边坡稳定等因素,建立以最优造价为目标函数的路基拓宽优化设计数学模型;引入具有一定全局搜索能力和较快收敛速度的粒子群算法并予以改进,得到了基于改进粒子群算法的路基拓宽优化设计方法,并编制相应优化计算程序.最后结合算例,给出不同条件下路基断面的拓宽形式,同时,对比分析证明了该法的可靠和可行性.     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。     

格丑沟大桥系杆拱桥系梁混凝土配合比优化及性能试验

格丑沟特大桥主桥为系杆拱桥,系梁采用C55混凝土,属高强高性能预应力钢筋混凝土,要求混凝土具备高工作性能(低坍落度、高流态、稳定泵送)、高抗裂性能(低收缩)、高耐久性能。该文通过掺用聚羧酸系高效减水剂、优质粉煤灰以及改善骨料质量、优化骨料级配等技术手段,对系梁混凝土进行了配合比优化及性能试验研究,为工程施工推荐了满足设计要求、经济合理的施工配合比。施工实践证明,系梁混凝土质量良好。     

Computational fluid dynamics-based multiobjective optimization of a surface combatant using a global optimization method

The main objective of this article is to describe the development of two advanced multiobjective optimization methods based on derivative-free techniques and complex computational fluid dynamics (CFD) analysis. Alternatives for the geometry and mesh manipulation techniques are also described. Emphasis is on advanced strategies for the use of computer resource-intensive CFD solvers in the optimization process: indeed, two up-to-date free surface-fitting Reynolds-averaged Navier-Stokes equation solvers are used as analysis tools for the evaluation of the objective function and functional constraints. The two optimization methods are realized and demonstrated on a real design problem: the optimization of the entire hull form of a surface combatant, the David Taylor Model Basin—Model 5415. Realistic functional and geometrical constraints for preventing unfeasible results and to get a final meaningful design are enforced and discussed. Finally, a recently proposed verification and validation methodology is applied to assess uncertainties and errors in simulation-based optimization, based on the differences between the numerically predicted improvement of the objective function and the actual improvement measured in a dedicated experimental campaign. The optimized model demonstrates improved characteristics beyond the numerical and experimental uncertainty, confirming the validity of the simulation-based design frameworks.     

粒子群优化算法在舰船维修费用分配中的应用

将舰船维修费用按照维修计划结构进行分解，通过回归分析方法，建立舰船维修总体效益与各项费用比例之间的分配优化模型，利用粒子群优化算法对模型最优化求解，计算实例具有较好的效果。     

基于等强度板格稳定的船体结构优化设计研究

以一艘110 m江海直达散货船为研究对象,通过全船有限元直接计算,对货舱区各主要构件的板厚进行优化,使船中0.6 L(即 0.2 L～0.8 L)范围内构件的屈服强度、屈曲强度都在IACS<散货船共同结构规范>规定的许用标准之内(或不超过许用标准5%),并且没有较大富余(至少有一种强度余量在±5%以 内).在参考其他优化算法的基础上,推出了适合文中模型的算法,通过计算证明该算法是可行的,收敛速度也比较快.     

基于粒子群优化算法的二阶系统解耦

从数值计算的角度出发研究了二阶系统的解耦问题,通过保持Lancaster结构将二阶系统的解耦问题转化为非线性约束的最优化求解问题.并利用粒子群优化算法求解此约束优化问题,直接给出非奇异的保结构解耦变换.利用Matlab编写程序实现此算法,数值实验结果表明在设定的迭代次数和精度内,此方法确实能实现原始系统的近似解耦.