多目標(biāo)優(yōu)化在游艇概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究.pdf

1、船舶設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)過程是串行的，作為其中一個(gè)分支的游艇設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)涉及多學(xué)科耦合，各種因素相互影響的過程，涉及浮性、阻力、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性、耐波性、經(jīng)濟(jì)性等內(nèi)容。
　　本文在分析幾種常用多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，從單級(jí)優(yōu)化策略和多級(jí)優(yōu)化策略兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)現(xiàn)有的集成框架進(jìn)行了對(duì)比，采用iSIGHT軟件建立了包含系統(tǒng)級(jí)、結(jié)構(gòu)、快速性和經(jīng)濟(jì)性等目標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化框架。在游艇概念設(shè)計(jì)中，嘗試在設(shè)計(jì)過程中加入新方法。游艇上層建筑的造型設(shè)計(jì)是通過對(duì)市場(chǎng)

2、上已有游艇進(jìn)行分類歸納，分析同類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位和特點(diǎn)，為新游艇的設(shè)計(jì)提供參照、借鑒和對(duì)比。同時(shí)，按照游艇概念設(shè)計(jì)的一般過程，設(shè)計(jì)一艘24m動(dòng)力艇，并建立了Rhino模型，繪制型線圖和產(chǎn)品效果圖，進(jìn)行總體區(qū)劃和艙室布置等。利用設(shè)計(jì)主尺度來確定MDO數(shù)學(xué)模型上變量的取值范圍。
　　本文將多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法與游艇概念設(shè)計(jì)結(jié)合起來，并將游艇的優(yōu)化問題依據(jù)協(xié)同優(yōu)化算法的框架分解為結(jié)構(gòu)、阻力和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)子目標(biāo)。在各個(gè)子目標(biāo)的目標(biāo)劃分和分析

3、過程中，結(jié)合已有MDO應(yīng)用研究以及游艇設(shè)計(jì)內(nèi)容，選出三個(gè)子目標(biāo)所涉及的九個(gè)變量。其中，結(jié)構(gòu)子目標(biāo)設(shè)計(jì)變量體現(xiàn)在船體板厚、艙壁厚度及型材的尺寸，并在四種總縱極限工況下，計(jì)算艇體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。快速性子目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性子目標(biāo)以水線長(zhǎng)L、型寬B、吃水深度T、航速V以及方形系數(shù)CB作為設(shè)計(jì)變量。在完成子目標(biāo)的建立之后，根據(jù)協(xié)同優(yōu)化算法的框架構(gòu)建出數(shù)學(xué)模型。為得出該數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解，應(yīng)用三種代理模型來加快優(yōu)化算法的尋優(yōu)過程，對(duì)多個(gè)子目標(biāo)實(shí)施最優(yōu)求解。通過本