船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化建模研究.pdf

1、船舶設(shè)計(jì)是一項(xiàng)設(shè)計(jì)周期長、技術(shù)密度高、涉及學(xué)科廣的復(fù)雜工程，它的設(shè)計(jì)涉及到水動(dòng)力、結(jié)構(gòu)等諸多學(xué)科的知識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，各學(xué)科理論得到了蓬勃發(fā)展，人們能夠采用更高精度的模型進(jìn)行學(xué)科分析與設(shè)計(jì)，各學(xué)科設(shè)計(jì)取得了長足的進(jìn)步。然而，與各學(xué)科設(shè)計(jì)的蓬勃發(fā)展相比，船舶總體設(shè)計(jì)方法發(fā)展卻比較緩慢。雖然傳統(tǒng)的船舶串行設(shè)計(jì)方式在過去數(shù)十年發(fā)揮了極其重要的作用，為船舶設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是它們沒有考慮到各學(xué)科之間的相互耦合而產(chǎn)生的

2、協(xié)同效應(yīng)，割裂了各學(xué)科之間的相互影響，無法得到系統(tǒng)整體最優(yōu)解且低效、耗時(shí)。面對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想在船舶總體設(shè)計(jì)中所遇到的問題，引入多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)成為一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。
　　 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化(Multidisciplinary Design Optimization，MDO)是一種充分探索和利用系統(tǒng)中相互作用的協(xié)同機(jī)制來設(shè)計(jì)復(fù)雜工程系統(tǒng)和子系統(tǒng)的方法論，它能夠充分考慮各因素之間的相互影響，協(xié)調(diào)各方利益，獲得較和諧的設(shè)計(jì)結(jié)果。船舶設(shè)計(jì)

3、優(yōu)化具有明顯的多學(xué)科特點(diǎn)，將多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法引入到其設(shè)計(jì)領(lǐng)域也必將具有十分廣闊的發(fā)展空間和現(xiàn)實(shí)意義。協(xié)同優(yōu)化方法是一種有效的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，其思想與船舶的設(shè)計(jì)組織形式相吻合，本文主要研究了船舶總體多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化建模，具體如下：
　　 (1)回顧常用的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化算法，分別介紹了各算法的算法結(jié)構(gòu)以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 (2)針對(duì)船舶設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將船舶設(shè)計(jì)劃分為船型、重量、艙容、快速性、穩(wěn)性、耐波性、操縱性、總

4、布置、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性等相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。對(duì)總布置和結(jié)構(gòu)學(xué)科僅進(jìn)行了理論上的闡述分析，其他各學(xué)科在學(xué)科分析的基礎(chǔ)上，建立了各學(xué)科的數(shù)學(xué)分析模型，明確了各學(xué)科的設(shè)計(jì)變量和狀態(tài)變量，同時(shí)理清了學(xué)科間的耦合關(guān)系。
　　 (3)依據(jù)協(xié)同優(yōu)化算法框架，建立了船舶協(xié)同優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用商業(yè)軟件iSIGHT實(shí)現(xiàn)了油船的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，實(shí)現(xiàn)了各學(xué)科的并行設(shè)計(jì)優(yōu)化，表明協(xié)同優(yōu)化方法可以在船舶等復(fù)雜系統(tǒng)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化中應(yīng)用。
　　 通過本文研究，