原文传递
基于CFD的舰船航行性能多目标优化设计研究
| 论文题名： | 基于CFD的舰船航行性能多目标优化设计研究 |
| 关键词： | 舰船工程;航行性能;多目标优化设计;计算流体动力学 |
| 摘要： | 航行性能设计是舰艇总体设计中至关重要的环节之一，涉及到快速性、操纵性和耐波性的相互关系及总体综合优化。传统的船型设计方法已经难以满足日益提高的任务要求，因此需要研究新的船型设计理论和方法。目前将最优化技术引入船舶设计领域，并与CFD技术相结合已经成为船舶设计领域研究的前沿重点。本文对国内外研究现状进行评述，并对最优化技术和CFD方法进行分析，结合CFD数值计算方法，建立了船型优化设计框架，最后以阻力和耐波性为目标进行了多目标优化设计研究。 首先介绍了多目标优化问题和Pareto解集的概念，分析了几种常见的多目标优化算法，并且分别采用不同的优化算法及其参数组合针对一个实例进行优化，然后通过分析其优化效率及优化结果，以确定最适用于本研究的多目标优化算法。 其次，通过正交试验方法进行系列船型的选型，并利用验证过的CFD计算方法得到耐波性学科的数据库。在此基础上，采用近似模型技术建立高精度的响应面，并对系列船型目标值进行预报，验证代理模型的准确性和可靠性。构建了基于CFD技术的舰船航行性能输入参数与输出参数近似模型，为后续开展船型优化设计提供了基础。 再次，以典型的DTMB5415船型作为研究对象，设计航速下的总阻力系数和耐波性参数作为优化目标，建立基于Isight优化软件的优化设计框架。然后对航行性能的优化模型进行优化，得到满足约束条件的情况下的所有Pareto解。 最后，简要介绍了多目标决策分析方法。然后采用层次分析法对得到的Pareto解进行打分排序，将得到的基于决策者偏好的最优方案与通过归一加权法转化为单目标进行优化得到的结果进行比较，结果表明：多目标优化设计方法具有明显的优势，并且基于CFD的多目标优化设计思路在对舰船的航行性能问题上具有很好的适用性和可靠性。 |
| 作者： | 胡腾飞 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王先洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
