混合優(yōu)化方法及三體船體布局與興波干擾研究.pdf

1、三體船作為一種高性能新船型越來越引起各國的關(guān)注，已經(jīng)在軍用和民用領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。三體船的設(shè)計(jì)建造與單體船最大的不同在于，要考慮兩個(gè)片體的影響，兩個(gè)片體布局變化對三體船的穩(wěn)性、快速性、耐波性能、操縱性能、以及結(jié)構(gòu)性能等影響敏感?？梢?，片體變化對三體船性能的影響是綜合性的，而且是相互矛盾的，對水動(dòng)力性能有利的布局可能對結(jié)構(gòu)性能影響是負(fù)面的，對水動(dòng)力性能有利的可能會帶來總體布局的不足等，因此，通過優(yōu)良的優(yōu)化方法，尋求具有優(yōu)良水動(dòng)力、

2、結(jié)構(gòu)和總體布局的優(yōu)良性能的片體布局，進(jìn)而獲得具有優(yōu)良優(yōu)秀的三體船型是三體船設(shè)計(jì)建造的重要內(nèi)容。
　　 很多學(xué)者對三體船的側(cè)體布局優(yōu)化進(jìn)行了研究，研究表明，不同的方法均具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對三體船、甚至多體船型特點(diǎn)的船型哪種方法更實(shí)用，更具有可拓展性目前未見研究。本文首先在已有基于Noblesse細(xì)長體理論預(yù)報(bào)船舶興波阻力方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了計(jì)算方法的深入研究，在此基礎(chǔ)上，分別研究了模擬退火算法、混沌算法與遺傳算法，最后通過優(yōu)勢互補(bǔ)

3、，將這幾種方法相互結(jié)合，確定了混合優(yōu)化方案，并利用適合的方案對三體船側(cè)體布局進(jìn)行優(yōu)化。
　　 為了能夠精確的計(jì)算三體船的興波阻力，本文首先驗(yàn)證了對Noblesse細(xì)長體理論的修正方法，并通過計(jì)算得到了較好的結(jié)果。本文還將傳統(tǒng)的簡單遺傳算法與模擬退火遺傳算法以及混沌遺傳算法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對比，證明了后兩者的優(yōu)化結(jié)果更為優(yōu)秀；并針對優(yōu)化算法中的一些主要優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行了研究，通過對不同優(yōu)化方案反復(fù)計(jì)算、對比篩選出了最為適合本文所研究的

4、問題的優(yōu)化參數(shù)。本文將模擬退火遺傳算法和混沌遺傳算法的優(yōu)化效果進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者的優(yōu)化結(jié)果基本一致，但是前者的收斂速度更快，因此本文選擇了模擬退火遺傳算法作為最終的優(yōu)化方案。通過分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中的迭代次數(shù)、種群規(guī)模以及初始溫度等參數(shù)的變化會對優(yōu)化結(jié)果造成較大的影響，而溫度系數(shù)和變異概率等參數(shù)則是會對優(yōu)化過程中的收斂速度產(chǎn)生較大的影響；此外在不同的傅汝德數(shù)區(qū)間中，優(yōu)化參數(shù)的變化對興波阻力系數(shù)的影響程度是不同的，當(dāng)傅汝德數(shù)在0.5～0

5、.6之間時(shí)優(yōu)化結(jié)果會隨著優(yōu)化方案的變化而發(fā)生劇烈的變化。
　　 最后本文利用最佳的優(yōu)化方案針對一艘wigley型三體船進(jìn)行了優(yōu)化，計(jì)算出了不同傅汝德數(shù)下三體船的最小興波阻力以及與之相對應(yīng)的側(cè)體布局，此外，作者針對這一研究問題進(jìn)行了更為細(xì)化的優(yōu)化搜索，得到了更為完善的側(cè)體布局分布情況。針對三體船側(cè)體的最佳橫向和縱向位置進(jìn)行了分析。從最終的優(yōu)化結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)三體船側(cè)體的縱向位置的變化對整個(gè)船體的興波阻力影響更為明顯，而在不同傅汝德數(shù)下