多目标优化在游艇概念设计中的应用研究

发布时间：2017-10-20 18:00

  本文关键词：多目标优化在游艇概念设计中的应用研究

  更多相关文章： 游艇设计 多学科设计优化 协同优化算法 代理模型

【摘要】：船舶设计的传统过程是串行的,作为其中一个分支的游艇设计也是一项涉及多学科耦合,各种因素相互影响的过程,涉及浮性、阻力、结构、稳性、耐波性、经济性等内容。本文在分析几种常用多学科设计优化方法的基础上,从单级优化策略和多级优化策略两个方面出发,对现有的集成框架进行了对比,采用iSIGHT软件建立了包含系统级、结构、快速性和经济性等目标的协同优化框架。在游艇概念设计中,尝试在设计过程中加入新方法。游艇上层建筑的造型设计是通过对市场上已有游艇进行分类归纳,分析同类产品的市场竞争地位和特点,为新游艇的设计提供参照、借鉴和对比。同时,按照游艇概念设计的一般过程,设计一艘24m动力艇,并建立了Rhino模型,绘制型线图和产品效果图,进行总体区划和舱室布置等。利用设计主尺度来确定MDO数学模型上变量的取值范围。本文将多学科设计优化方法与游艇概念设计结合起来,并将游艇的优化问题依据协同优化算法的框架分解为结构、阻力和经济性三个子目标。在各个子目标的目标划分和分析过程中,结合已有MDO应用研究以及游艇设计内容,选出三个子目标所涉及的九个变量。其中,结构子目标设计变量体现在船体板厚、舱壁厚度及型材的尺寸,并在四种总纵极限工况下,计算艇体结构强度。快速性子目标和经济性子目标以水线长L、型宽B、吃水深度T、航速V以及方形系数CB作为设计变量。在完成子目标的建立之后,根据协同优化算法的框架构建出数学模型。为得出该数学模型的最优解,应用三种代理模型来加快优化算法的寻优过程,对多个子目标实施最优求解。通过本研究的推广应用,可增强我国中小游艇设计公司的研发能力,对提高我国整体的游艇设计水平具有重要意义。
【关键词】：游艇设计 多学科设计优化 协同优化算法 代理模型
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.91
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 第2章 MDO技术比较15-23
• 2.1 多学科设计优化技术15
• 2.2 常用多学科设计优化方法15-21
• 2.2.1 单级优化策略15-17
• 2.2.2 多级优化策略17-21
• 2.3 集成框架的选择21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 游艇概念设计23-33
• 3.1 游艇概念设计23-26
• 3.1.1 传统游艇分类23-24
• 3.1.2 市场同类产品竞争分析24-26
• 3.2 游艇概念设计步骤26-31
• 3.2.1 主尺度的确定26
• 3.2.2 型线图的绘制26-27
• 3.2.3 总体区划与舱室布置27-29
• 3.2.4 游艇骨架设计29-30
• 3.2.5 游艇模型的建立30-31
• 3.3 产品效果图31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 游艇多学科设计优化目标划分与分析33-45
• 4.1 游艇多学科设计优化的特点33
• 4.2 游艇优化目标划分与设计变量的选择33-35
• 4.3 结构子目标分析35-41
• 4.3.1 载荷估算37-39
• 4.3.2 网格划分以及边界条件确定39-40
• 4.3.3 计算结果40-41
• 4.4 快速性子目标分析41-43
• 4.4.1 主机有效功率的估算42-43
• 4.4.2 海军系数法43
• 4.5 经济性子目标分析43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 MDO方法在游艇概念设计优化的应用45-53
• 5.1 基于CO框架的游艇MDO数学模型45-46
• 5.2 代理模型46-48
• 5.2.1 多项式响应面模型46-47
• 5.2.2 Kriging模型47-48
• 5.2.3 径向基函数模型48
• 5.3 子目标近似模型的建立48-50
• 5.4 优化过程及结果50-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第6章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58
• 在学期间科研成果情况58

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本文编号：1068543