船舶概念设计阶段多学科和多目标优化研究

作     者：唐正茂 解德 马士虎 TANG Zheng-mao;XIE De;MA Shi-hu

作者机构：华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 武汉第二船舶设计研究院武汉430064 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2010年第14卷第8期

页      面：879-886页

核心收录：

学科分类：0707[理学-海洋科学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0802[工学-机械工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：船舶概念设计 多学科设计优化 多目标优化和决策 NSGA Ⅱ TOPSIS 

摘      要：船型设计之初，设计者往往会通过船舶多个学科的分析，并从很多船型方案中进行选择比较。该文基于多学科设计优化（MDO）的框架，采用多目标进化算法和决策技术的运用，讨论了船舶概念设计阶段的综合性能优化问题。将船舶总体概念设计按MDO的要求分解为系统控制层和5个子系统，考虑了排水量、综合效率、相对回转直径和造价等多目标函数，采用改进的非支配解排序的多目标进化优化算法（NSGAⅡ）和多学科可行解方法（MDF）求出Pareto最优解。然后用逼近理想解的排序方法（TOPSIS）对这些Pareto解进行选优。应用文中的方法，对35000吨载重量的油船进行了概念设计分析。数值算例表明，综合多学科设计和多目标优化以及决策，能够有效、客观选择合理的船型和主尺度参数。