多維隨機(jī)不確定性下的船舶多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、通常船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化僅考慮確定性因素的影響，忽視實(shí)際船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化中不確定性因素的存在，顯然其優(yōu)化結(jié)果無(wú)法真正保障船型方案的可行性，所以考慮到不確定性因素存在的實(shí)際問題，本文應(yīng)用多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行船舶方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究。多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)在于多學(xué)科分析和不確定性量化過程，目前不確定性量化過程主要集中在一維不確定性研究。為了得到穩(wěn)健可行的船舶優(yōu)化方案，本文通過分析考慮隨機(jī)不確定性因素均勻分布和正態(tài)分布并存的分布狀況，以勒讓德

2、多項(xiàng)式（Legendre Polynomials）和埃爾米特多項(xiàng)式（Hermite Polynomials）為基礎(chǔ)推導(dǎo)出了多維隨機(jī)多項(xiàng)式混沌方法，然后以海洋平臺(tái)支持船為研究對(duì)象，構(gòu)建了多維隨機(jī)不確定性量化分析模型，通過對(duì)多維隨機(jī)不確定性因素對(duì)船舶優(yōu)化方案的影響分析完成了船舶多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，有效地減少和避免船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化方案失效的可能性。本文主要研究?jī)?nèi)容具體包括：
　　1、考慮到船舶實(shí)際航行中存在不確定性因素，本文在船舶設(shè)計(jì)優(yōu)

3、化中應(yīng)用多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。從數(shù)學(xué)建模、近似模型技術(shù)、多學(xué)科優(yōu)化框架和不確定性量化四個(gè)方面詳細(xì)介紹多學(xué)科穩(wěn)健設(shè)計(jì)優(yōu)化方法理論，并對(duì)常用的優(yōu)化框架進(jìn)行比較。
　　2、為了減少優(yōu)化過程中計(jì)算量，縮短計(jì)算周期，提出構(gòu)建基于CFD的船舶阻力近似模型來(lái)代替數(shù)值仿真及模型試驗(yàn)結(jié)果。采用拉丁超立方法（Latin Hypercube Sampling，簡(jiǎn)稱 LHS）進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在與模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比與修正的基礎(chǔ)上，進(jìn)而構(gòu)造出多項(xiàng)式響應(yīng)面（Re

4、sponse Surface Methodology，簡(jiǎn)稱RSM）、徑向基函數(shù)（Radial Basis Functions，簡(jiǎn)稱RBF）、Kriging三種近似模型，并對(duì)三種近似模型進(jìn)行精度對(duì)比。
　　3、考慮實(shí)際船舶設(shè)計(jì)中存在多維不確定性因素，在分析一維多項(xiàng)式混沌方法理論的基礎(chǔ)上，針對(duì)隨機(jī)不確定性因素均勻分布和正態(tài)分布并存的分布狀況進(jìn)行深入研究，以散貨船為研究對(duì)象并在不確定性量化過程中應(yīng)用多維多項(xiàng)式混沌方法，最終優(yōu)化結(jié)果證明了