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174,000m³液化天然气船结构优化设计研究
| 论文题名： | 174,000m³液化天然气船结构优化设计研究 |
| 关键词： | 液化天然气船;船舶结构;优化设计 |
| 摘要： | 随着当前能源形势日益紧张，人们逐渐把目光从传统的石油、煤炭中转移到清洁、高效、优质的天然气上。液化天然气需求的增长也进一步推动了以液化天然气船为运输方式的贸易量大增。但随着需求的增加，液化天然气船的船型也越来越大，建造成本也逐渐增加。因此，为了降低船舶建造成本，开展液化天然气运输船的结构优化工作有着重要的意义。 本论中以一艘174,000m3液化天然气船为研究对象，选取适用于薄膜型液化天然气船舶结构优化设计的方法。在此基础上，对遗传算法中的选择、交叉、变异、迭代等进行改进，得到改进遗传算法（G$）；运用信息素更新原则对蚁群算法（$CO）进行改进，得到蚁群系统算法（$CS）。基于改进后的遗传算法并结合蚁群系统算法（$CS）得到改进的遗传—蚁群系统算法（G$-$CS）。利用M$7L$B软件对改进遗传算法和改进遗传—蚁群系统算法在薄膜型液化天然气船液货舱结构进行结构优化计算，得到优化结果。最后，为验证改进遗传—蚁群系统算法的可靠性，运用有限元软件对液货舱优化前及优化后的舱段强度进行了计算分析。本文主要研究内容如下： （1）基于遗传算法相关理论知识，对遗传算法中的选择、交叉、变异、迭代进行改进设计，得出改进遗传算法。利用改进后的遗传算法，对薄膜型液化天然气船进行结构优化计算。首先选取174,000m3液化天然气船中横剖面，其次以纵向板剖面积最小为目标函数，最后结合《薄膜型液化天然气运输船检验指南》等规范确立了约束条件，利用M$7L$B软件对改进的遗传算法进行结构优化计算，得出优化后的剖面积减少了3.8％。 （2）基于蚁群算法的基本理论以及基本流程，并对蚁群算法进行了改进，得到蚁群系统算法（$nt Colony System Optimization简称$CS），并将改进的遗传算法与蚁群系统算法相结合，得到改进的遗传—蚁群系统算法(G$—$CS)，采用该优化算法对174,000m3液化天然气船船中横剖面纵向板进行了结构优化设计，得出优化后的液货舱中剖面积减少了8%，相比采用改进的G$优化效果更好。 （3）运用MSC.P$7R$N软件建立液货舱三维有限元模型，通过分析薄膜型液化天然气船的受力特点，确定其边界条件以及工况，对液货舱优化前及采用改进的G$—$CS优化后的舱段强度进行了计算分析，结果表明优化后的液货舱舱段强度满足规范要求。 |
| 作者： | 段连堂 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王庆丰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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