《船舶參數化設計DNA計算模型研究》是依託武漢理工大學，由羅亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：船舶參數化設計DNA計算模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅亮
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國作為世界第一造船大國,在新型船舶的設計能力上與世界造船強國之間還存在不小的差距，船舶設計水平亟待提高。總體設計是決定船舶各項性能指標的重要環節，將參數化設計方法引入船舶總體設計理論中，能有效克服傳統的螺旋設計方法存在的效率低、設計周期長等問題，有利於對多方案進行最佳化設計，提高設計水平。然而由於船舶的結構比其他的工業產品更為複雜,構件數目十分龐大，一般的參數化設計方法在船舶總體設計中套用時將會碰到無法利用現有的電子計算機對大規模的幾何約束問題進行求解的困難。新興的DNA 計算具有超大規模並行性、高密度存儲和低能耗等特性，為求解大規模的幾何約束問題提供可能。基於這樣的背景，本項目擬研究通過建立船舶參數化設計的DNA計算模型對船舶參數化中的大規模幾何約束問題進行求解，集中解決建立DNA計算模型求解船舶參數化曲面設計以及船舶參數化靜水力計算中的相關問題，從而為船舶參數化設計提供新方法和技術。
結題摘要
數位化造船的首要任務就是要實現數位化的船舶設計，其中船舶參數化設計便是船舶數位化設計的重要研究內容之一。一般的參數化設計方法在船舶總體設計中套用時將會碰到無法利用現有的電子計算機對大規模的幾何約束問題進行求解的困難。新興的DNA 計算具有超大規模並行性、高密度存儲和低能耗等特性，為求解大規模的幾何約束問題提供可能。基於這樣的背景，本項目研究通過建立船舶參數化設計的DNA計算模型對船舶參數化中的大規模幾何約束問題進行求解，集中解決建立DNA計算模型求解船舶參數化曲面設計以及船舶參數化靜水力計算中的相關問題，從而為船舶參數化設計提供新方法和技術。 項目研究的主要內容包括以下三個方面：（1）將基於幾何約束求解的參數化技術套用於船舶總體設計，給出船體曲面參數化設計方法以及參數化靜水力計算方法，給出理論計算模型。（2）結合圖的最大團問題的已有的算法，諸如常規算法、神經網路算法、遺傳算法和DNA計算模型相結合，給出求解幾何約束的一般性的計算方法，並給出具體實驗型的算法軟體。（3）建立船舶參數化設計DNA計算模型 項目研究的重要結果如下：（1）根據船舶特徵參數和特徵曲線，通過數學方法，將船體橫剖面曲線的設計轉化為一個帶約束的非線性規劃問題，設計變數為表達橫剖面曲線的控制點坐標；目標函式為曲線光順性條件的數學形式；建立約束圖來表達相應的幾何約束條件，如：面積、形心及端點坐標、斜率、曲率等。通過採用改進能量目標函式，在應變能的基礎上增加剪力躍度平方和的目標函式，使得生成的曲線更加符合光順性條件。（2）將參數化船舶設計問題中的約束問題用約束圖表示，約束圖的頂點代表幾何元素，圖的邊表示其頂點對應的兩個幾何元素之間的約束關係，這樣將幾何約束轉化為一個無向圖，隨後採用自頂向下的圖歸約方法進行幾何約束系統的分解。通過圖分解將一個大規模的約束系統化成許多約束子系統。（3）對形狀參數和集中幾何約束進行DNA編碼，對不同的形狀參數及約束條件進行DNA編碼，初步構建了DNA計算模型並設計相關的生化反應完成約束圖進行求解。
