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最小阻力参数化船型自动优化设计方法研究

最小阻力参数化船型自动优化设计方法研究

作者：周帅大连理工大学

学位级别：硕士

随着海洋环境保护日渐受到大家的重视,世界各国及各相关组织相继推出并实施了各种针对航运业在船舶航行过程中燃油排放以及能效设计指数的严苛规则,使得一直以来都是船舶行业永恒话题的最小阻力船型优化设计变得愈发重要。与此同时,因... 详细信息

随着海洋环境保护日渐受到大家的重视,世界各国及各相关组织相继推出并实施了各种针对航运业在船舶航行过程中燃油排放以及能效设计指数的严苛规则,使得一直以来都是船舶行业永恒话题的最小阻力船型优化设计变得愈发重要。与此同时,因船型阻力优化设计在新船型获得、阻力预报、约束控制等各方面的复杂性,各国船舶设计工作者都在不断探索船舶优化设计中更为快捷智能且高效的新方法。由此,本文对最小阻力参数船型自动优化设计方法开展了分析和研究。在船型优化设计过程中,本文建立了参数化船型自动优化系统。并针对参数化船型优化设计中的船型建立、优化方法及优化路径等关键问题进行了讨论分析,主要内容如下:首先,本文建立了基于参数化船型的自动优化系统。该系统在实现船型自动优化设计的基础上,在船型优化过程中的各阶段分别提供了多种选择,如各种优化目标选择、不同优化方法选择以及各类约束控制选择。通过不同优化阶段中各种选择的有机结合,让整个船型优化设计体系变得更加方便智能,提升了船型优化设计的多样性及适用性,同时也大大提高了船型优化设计效率。其次,在参数化船型模型建立方面,本文提出了一种船型参数分层模型,并基于此模型论述了全参数化及半参数化船型构建方法。与此同时,因初期船型建立完成之后,设计者往往还需针对排水量、浮心位置等进行船型二次调整,本文还提出了一套基于设计目标参数的船型变换方法。最后,针对参数化船型在优化过程中特征参数较多以及参数化船型无法任意调整局部船型的缺陷,本文提出了两种参数化船型优化设计路径。第一种是基于参数敏感性分析的船型优化设计方法,在对一艘常规船型开展优化之前,先对其建模中的特征参数进行敏感性分析,从而淘汰对船舶阻力无显著影响的参数,接着对该船型进行基于SOBOL算法及TSM(Tangent Search Method)优化算法的优化设计。第二种是全参数与半参数船型组合优化方法,首先基于NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm)优化算法对一艘小水线面双体船SWATH(Small Waterplane Area Twin-hull Ship)全参数船型的船艏、船尾及支柱开展优化设计,之后在前期优化船型的基础上利用半参数船型建模方法对船艏形状进行几何重构获得新船型,并再次通过NSGA-II优化方法对半参数船型进行优化设计从而获得最终优化船型。总的来说,本文以最小阻力参数化船型优化设计方法为主要研究内容,给出了全参数船型及半参数船型的建立方法、船型自动优化设计系统的建立方法以及基于参数化船型的两种优化设计方法,有助于后续船舶设计者设计出阻力更小的船型,同时也使船型优化设计变得更加智能而高效。

关键词：船型参数化最小阻力敏感性分析优化设计

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J-7飞机最小阻力重心位置的探讨

飞行力学 1991年第3期9卷 40-46页

作者：真启成成都飞机工业公司

本文验算了J-7飞机的稳定边界和前操纵边界,简单分析了其重心使用范围。进一步讨论,估算了J-7飞机和J-7改型机最小阻力的重心位置,对估算方法也作了简单介绍。结果表明:J-7改型机最小阻力重心位置较原J-7飞机有所前移,但是,只有在平尾... 详细信息

本文验算了J-7飞机的稳定边界和前操纵边界,简单分析了其重心使用范围。进一步讨论,估算了J-7飞机和J-7改型机最小阻力的重心位置,对估算方法也作了简单介绍。结果表明:J-7改型机最小阻力重心位置较原J-7飞机有所前移,但是,只有在平尾处相对下洗角很大时,两者的最小阻力重心位置才有可能在稳定边界之内,否则均在稳定边界之外。

关键词：最小阻力重心位置稳定性操纵性

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基于最小阻力的回转体尾部外形优化设计

机械科学与技术 1997年第6期16卷 997-1001页

作者：宋保维徐德民西北工业大学

利用现代流体力学计算技术，采用复合形优化策略，提出了一种适用于回转体尾部外形的优化设计方法。结果表明，利用本文方法可以较为精确地给出在一定的约束条件下的雷尾最优外形。因此，本文提出的优化设计方法具有一定的应用价值。

关键词：优化设计回转体尾部外形最小阻力流体力学

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粒子群算法的最小阻力船型优化研究

舰船科学技术 2018年第8X期40卷 4-6页

作者：吴天庆仝伟商丘学院计算机工程学院河南商丘476000

阻力是船舶最重要的性能之一,阻力最小是构建船型的首先目标,当前最小阻力船型优化方法存在阻力大等缺陷,为了得到最小阻力的船型,设计基于粒子群算法的最小阻力船型优化方法。首先对当前最小阻力船型优化研究现状进行分析,并建立了最... 详细信息

阻力是船舶最重要的性能之一,阻力最小是构建船型的首先目标,当前最小阻力船型优化方法存在阻力大等缺陷,为了得到最小阻力的船型,设计基于粒子群算法的最小阻力船型优化方法。首先对当前最小阻力船型优化研究现状进行分析,并建立了最小阻力船型优化的数学模型,然后采用粒子群算法对最小阻力船型优化的数学模型进行求解,找到最小阻力船型优化方案,最后通过与其它方法进行最小阻力船型优化仿真测试,结果表明,相对其它最小阻力船型优化方法,粒子群算法可以更快找到最小阻力船型优化方案,最优船型的阻力大幅度下降,可以应用于实际的最优船型设计中。

关键词：最优船型数学模型优化方案最小阻力粒子群算法

空调系统节能解决方案VAV最小阻力变静压控制

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暖通空调 2007年第B10期37卷 31-33页

山武原创的VAV最小阻力变静压控制基于山武拥有的日本专利第3334069号和申请中的专利特愿平6—161121。该控制方法比传统的变静压控制更为节能。1最小阻力变静压控制的控制动作说明1）以下把控制AHU风机转速的DDC控制器简称为I-AC，控制... 详细信息

山武原创的VAV最小阻力变静压控制基于山武拥有的日本专利第3334069号和申请中的专利特愿平6—161121。该控制方法比传统的变静压控制更为节能。1最小阻力变静压控制的控制动作说明1）以下把控制AHU风机转速的DDC控制器简称为I-AC，控制各VAV末端的DDC控制器为I-VC，管理I-VC群的区域控制器为I-ZM（如图1所示）。

关键词：变静压控制最小阻力 VAV 空调系统节能 DDC控制器日本专利区域控制器

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非线性规划法的最小阻力船型研究设计

舰船科学技术 2019年第12期41卷 4-6页

作者：王素华陈建秦皇岛职业技术学院河北秦皇岛066100 秦皇岛物格信息技术有限公司河北秦皇岛066100

以往采用模型试验方案缺少对阻力函数分析,导致设计效果较差。为了获得阻力性能优良船型,利用非线性规划研究最小阻力船型。以兴波阻力、粘压阻力和平板摩擦阻力之和的总阻力为目标函数,设计变量,以此修改船型参数。设置基本约束条件,... 详细信息

以往采用模型试验方案缺少对阻力函数分析,导致设计效果较差。为了获得阻力性能优良船型,利用非线性规划研究最小阻力船型。以兴波阻力、粘压阻力和平板摩擦阻力之和的总阻力为目标函数,设计变量,以此修改船型参数。设置基本约束条件,结合最小阻力船型优化流程,分别对改良后的横向剖面和线型进行分析,由此完成最小阻力船型设计。以集装箱船为试验对象,对比分析模型试验方案和非线性规划方案船型所受阻力情况。由对比结果可知,明显降阻效果证实非线性规划方案更为合理。

关键词：非线性规划最小阻力船型兴波阻力

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最小阻力形状的优化设计

空气动力学学报 1987年第2期 103-109页

作者：杨保安西北工业大学

本文旨在介绍应用计算机辅助优化寻求最小阻力流体形状的设计和研究方法。整个方法除通常的流体动力模型外,尚包含有物体形状模型和最优化模型。物体形状是用B样条曲线表示,其每个形状段都需满足诸如面积、体积、形心、斜率、曲率等几... 详细信息

本文旨在介绍应用计算机辅助优化寻求最小阻力流体形状的设计和研究方法。整个方法除通常的流体动力模型外,尚包含有物体形状模型和最优化模型。物体形状是用B样条曲线表示,其每个形状段都需满足诸如面积、体积、形心、斜率、曲率等几何约束。将物体形状参数选为设计变量,以总的阻力系数最小作为目标函数,用非线性规划对策寻优。文中,给出了按照计算机辅助程序进行翼面和轴对称形状设计算例,并与NACA0012翼型作了比较。

关键词：最小阻力样条曲线流体动力模型动力学模型形状参数物体形状优化设计