船体曲面参数化自动设计方法

发布时间：2017-07-06 15:32

  本文关键词：船体曲面参数化自动设计方法

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【摘要】：随着船体曲面设计和性能计算的快速发展，，在二者之间建立有效直接的联系显得愈来愈重要相比传统的反复循环高度交互的工作，一种直接和即时反馈的设计方法应运而生船体曲面参数化自动设计方法在本文中被作为一种设计方式提出，将船体曲面以严格的数学模型来描述和生成，使其具有严谨的参数连续性和唯一性，为性能计算和参数优化提供基础，从原理性的角度在船体曲面的设计和评估之间建立一种系统或直接的反馈，以较少的设计参数实现尽可能便捷和全面的曲面设计该方法以性能需求驱动的方式来实现，设计者通过给定参数获得相应条件下的优化船体曲面及其性能的反馈设计过程包括：船体曲面模型的建立，船体曲面性能的评估以及建立直接反馈的优化设计其中曲面形状约束条件构成的非线性优化问题由遗传算法进行搜索实现 第一章，介绍了本文研究意义和研究现状，涉及参数化设计，计算机辅助概念设计，计算机辅助几何设计，船体阻力和优化设计等学科领域，包括了参数化设计及概念设计，船体曲面的表达，船体阻力性能的计算以及优化计算部部分及其各自的研究和发展的现状 第二章中，船体曲面的基本特征曲线被分类和定义，包括横截面面积曲线，半宽水线面曲线和各站在水线以下的横截面曲线其中横截面面积曲线和半宽水线面曲线采用B-spline曲线来约束和定义，横截面曲线由多项式函数定义 第三章，船体的曲线框架被进一步完善，包括水线以上的截面曲线部分，截面曲线的样条曲线拟合，船体的中纵剖面曲线和甲板边线，将船体曲面的表达延伸至水线以上的部分船体曲面在框架的基础上通过样条曲面来生成，以连续的建模方式通过船体曲面及其特征曲线的若干基本参数来表达 第四章，在船体曲面参数模型建立的基础上，船体曲面的光顺度和阻力被作为自动设计的性能评估项进行计算曲面的光顺度由离散能量法来评判，并在后续的优化过程中作为目标函数之一来搜索寻优，以完成光顺度的处理阻力计算采用经验回归公式来完成 第五章，以船体曲面的性能作为目标函数，以设计者给定的设计参数和特征曲线形状的描述等式为约束条件，构成描述船体曲面及其性能的非线性优化问题采用遗传算法搜索在全局范围内搜索寻优，以获得能够满足设计要求的曲面参数变量，并将性能和曲面即时反馈给设计者，由其来判断和决定下一步的设计策略设计方法在该部分内容中被应用和举例在实际的设计过程中
【关键词】：样条曲面 船体曲面 优化设计 设计方法 遗传算法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U662
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 研究背景和目的11-13
• 1.2 曲面参数化设计及概念设计的意义与研究现状13-15
• 1.3 船体曲面表达的研究现状15-18
• 1.4 曲面光顺度研究现状18-19
• 1.5 船体阻力计算研究现状19-20
• 1.6 船体优化设计研究现状20-22
• 1.7 本课题研究的主要工作与思路22-24
• 第二章 船体基本特征曲线的定义24-41
• 2.1 船体约束参数24-26
• 2.2 横截面面积曲线的约束定义26-34
• 2.2.1 样条曲线与控制顶点27-30
• 2.2.2 曲线非线性约束条件30-33
• 2.2.3 曲线变化的讨论与算例33-34
• 2.3 半宽水线面曲线的约束定义34-39
• 2.3.1 控制顶点与约束条件35-37
• 2.3.2 曲线变化的讨论和算例37-39
• 2.4 横截面曲线的约束定义39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 船体曲面模型的建立41-51
• 3.1 船体曲面建立的准备41-45
• 3.1.1 水线以上的截面曲线41-42
• 3.1.2 曲线变化的讨论与算例42-43
• 3.1.3 船体中纵剖面曲线43
• 3.1.4 船体甲板边线43-44
• 3.1.5 截面线的样条曲线拟合44-45
• 3.2 船体曲线框架45-48
• 3.3 船体曲面48-49
• 3.3.1 曲面的定义48-49
• 3.3.2 曲面的生成49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 船体曲面性能的评估51-56
• 4.1 曲面的光顺性51-52
• 4.1.1 光顺性的评判51-52
• 4.1.2 光顺性的处理52
• 4.2 船体阻力性能估算52-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 优化搜索与应用56-66
• 5.1 优化设计56-59
• 5.1.1 设计流程56-58
• 5.1.2 非线性规划问题58-59
• 5.2 遗传算法59-61
• 5.3 设计方法应用与算例61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
• 致谢73-74
• 附件74

【参考文献】

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本文编号：526814