原文传递
基于量纲分析的船舶冲击环境数据挖掘方法研究
| 论文题名： | 基于量纲分析的船舶冲击环境数据挖掘方法研究 |
| 关键词： | 船舶结构;冲击环境;数据挖掘;量纲分析 |
| 摘要： | 在船舶的抗爆抗冲击研究领域，船舶冲击环境的计算作为船舶及设备抗冲击能力考核的重要手段，实现冲击环境快速、精准的预报具有极大的工程意义。基于仿真计算获得的大量数据，可通过数据挖掘方法对这些数据中潜在的数字规律进行知识学习和挖掘，以实现低成本、高效率的船舶冲击环境数值预报。在此背景下，本文首先对船舶等结构冲击问题中的特征参数加以筛选分析，进而基于量纲分析方法和相似理论，对挖掘模型的输入特征参数进行了降维分析;此外，鉴于量纲分析中不同基本量选择的不同影响，文中又分别构建了有监督和无监督模型进行基本量选择的分析;最后以RBF、PNN、SVM等数据挖掘模型为基本预报框架，分别实现加筋板架、局部舱室以及全船的冲击环境的数值预报。具体的研究内容如下: (1)目前，在船舶冲击环境的分析中已有不少应用数据挖掘分析的实例，本文首先对这些例子进行了总结，认为在船舶冲击环境的数据挖掘研究中，主要存在的问题和难点便是样本库中特征参数的不充分选择及各特征的采样密度稀疏，导致在进行数值预报时，数据挖掘模型的稳定性和准确性难以得到有效的控制。针对以上问题，本文首先对可能影响船舶冲击环境的因素按类别加以区分，进而筛选出较为完备的特征参数，以便后续作参数降维时使用。 (2)为了提高参数降维的可解释性，以遵从一定的物理本质，本文主要以量纲分析方法在特征降维中的应用展开了分析和必要性说明，并在此基础上提出一种新的降维方法，即结合相似理论和量纲分析方法的新降维方法“DA-ST”。该方法以动力学问题的相似分析为基础，通过对原始特征的拆分和无量纲量的重组达到降维目的，文中对该方法的可行性展开了详细的论述、推导和证明。另外，在此方法的应用层面还建立了适用于水面船舶吸收爆炸冲击能量的近似遮挡率系数的计算式子。 (3)鉴于本文主要是以量纲分析方法为基础对冲击环境的特征降维进行研究，在应用DA-ST方法时，又对不同基本量选择对挖掘模型预报时的影响进行了分析，并以线性回归模型和高斯混合聚类模型对基本量的不同选择进行了评价。最终基于最优基本量的确定和新的降维方法的使用，使得加筋板架、局部舱室及全船的冲击环境在数据挖掘分析中的准确率和稳定性均得到了不同程度的提升。 综上所述，船舶冲击环境的特征参数降维是本文研究的重点，期以通过原始特征合理有效的降维为船舶冲击环境的数值预报提供一种新的思路。 |
| 作者： | 周仟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郎济才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
