《船體型線多學科設計最佳化》是2010年國防工業出版社出版的圖書，作者是劉祖源、馮佰威、詹成勝。該書以船體型線設計為對象，論述了多學科設計最佳化的基本理論和方法及其在船體型線設計中的套用。
基本介紹
- 書名：船體型線多學科設計最佳化
- 作者：劉祖源，馮佰威，詹成勝
- ISBN：9787118067927
- 出版社：國防工業出版社
基本信息,內容簡介,目錄,
基本信息
作 者：劉祖源，馮佰威，詹成勝 著出 版 社：國防工業出版社ISBN：9787118067927出版時間：2010-11-01版 次：1頁 數：206裝 幀：平裝開 本：大32開所屬分類：圖書 > 科技 > 交通運輸
內容簡介
《船體型線多學科設計最佳化》從基本概念人手，闡述了多學科設計最佳化的基本理論、研究內容和方法；通過對船體型線設計特點及現行船型最佳化進展的介紹，論述了套用多學科設計最佳化方法進行船體型線設計最佳化的必要性；參數化建模和船型水動力分析及最佳化系統重構為船體型線多學科設計最佳化打下了基礎；近似方法、變複雜度方法及最佳化方法則是使船體型線多學科設計最佳化走向實用的必要手段；深入剖析了國外典型的多學科設計最佳化環境，提出了船舶多學科設計最佳化環境的體系框架，最後介紹了自行開發的船體型線多學科設計最佳化平台，並以實例作了驗證。
《船體型線多學科設計最佳化》適用於船舶與海洋工程專業博、碩士研究生，也可供船舶與海洋工程專業及相關專業的研究人員和工程技術人員參考。
目錄
目錄
第1 章 多學科設計最佳化的基本理論………………………………… 1
1.1 多學科設計最佳化理論的發展………………………………… 1
1.1.1 多學科設計最佳化的基本思想和內涵…………………… 1
1.1.2 多學科設計最佳化的研究發展概況……………………… 2
1.2 多學科設計最佳化的基本概念………………………………… 4
1.2.1 多學科設計最佳化的定義………………………………… 4
1.2.2 多學科設計最佳化的基本描述…………………………… 5
1.2.3 多學科設計最佳化的特點………………………………… 6
1.3 多學科設計最佳化的研究內容和方法………………………… 10
1.3.1 多學科系統建模……………………………………… 10
1.3.2 設計過程重分析……………………………………… 10
1.3.3 近似方法……………………………………………… 10
1.3.4 敏度分析方法………………………………………… 11
1.3.5 分解方法……………………………………………… 11
1.3.6 求解策略……………………………………………… 11
1.3.7 集成平台及界面……………………………………… 11
1.3.8 最佳化算法……………………………………………… 12
參考文獻…………………………………………………………… 12
第2 章 船體型線設計原理與方法………………………………… 14
2.1 船體型線的主要特點及地位………………………………… 14
2.2 船體型線設計的基本方法…………………………………… 14
2.3 船體型線多學科設計最佳化的基本問題……………………… 17
2.3.1 傳統船舶設計方法的不足…………………………… 17
2.3.2 船型多學科設計最佳化關鍵問題……………………… 20
2.4 船體型線最佳化的國內外研究進展…………………………… 21
2.4.1 國內船型最佳化研究進展……………………………… 21
2.4.2 國外船型最佳化研究進展……………………………… 23
參考文獻…………………………………………………………… 32
第3 章 船型參數化建模技術……………………………………… 38
3.1 概述…………………………………………………………… 38
3.1.1 參數化建模的基本思想……………………………… 38
3.1.2 參數化驅動的數學模型……………………………… 38
3.1.3 參數化建模的方法…………………………………… 39
3.2 船體型線建模方法…………………………………………… 41
3.2.1 部分參數化建模方法………………………………… 43
3.2.2 完全參數化建模方法………………………………… 48
3.2.3 不同建模方法的比較………………………………… 50
3.3 船型融合方法及程式的開發………………………………… 50
3.3.1 理論基礎……………………………………………… 51
3.3.2 船型修改融合方法…………………………………… 52
3.3.3 模型生成器的開發…………………………………… 54
3.3.4 船型融合程式驗證…………………………………… 56
參考文獻…………………………………………………………… 64
第4 章 船舶水動力性能分析及最佳化系統重構…………………… 67
4.1 概述…………………………………………………………… 67
4.2 水動力性能學科分析………………………………………… 68
4.2.1 阻力性能分析………………………………………… 68
4.2.2 耐波性能分析………………………………………… 74
4.2.3 操縱性能分析………………………………………… 81
4.3 船舶水動力性能多學科設計最佳化集成……………………… 85
4.3.1 數據集成……………………………………………… 85
4.3.2 過程集成……………………………………………… 87
4.4 多學科設計最佳化解耦方法…………………………………… 94
4.4.1 多學科可行方法……………………………………… 94
4.4.2 單學科可行方法……………………………………… 95
4.4.3 協同最佳化算法………………………………………… 96
4.4.4 並行子空間最佳化算法………………………………… 98
4.5 船型最佳化系統的重構……………………………………… 100
參考文獻…………………………………………………………… 105
第5 章 近似方法及變複雜度方法………………………………… 106
5.1 概述………………………………………………………… 106
5.2 近似方法…………………………………………………… 107
5.3 變複雜度方法……………………………………………… 112
5.4 變複雜度方法在船型最佳化中的套用……………………… 113
5.4.1 船型最佳化變複雜度建模……………………………… 113
5.4.2 系統最佳化模型………………………………………… 113
5.4.3 最佳化結果…………………………………………… 116
參考文獻…………………………………………………………… 117
第6 章 多學科設計最佳化方法……………………………………… 118
6.1 傳統的最佳化方法…………………………………………… 118
6.1.1 無約束最佳化算法……………………………………… 118
6.1.2 有約束最佳化方法……………………………………… 121
6.1.3 傳統全局最佳化方法…………………………………… 122
6.1.4 多目標最佳化方法……………………………………… 123
6.2 現代最佳化方法……………………………………………… 124
6.2.1 模擬退火算法(Simulated Annealing,SA) …………… 125
6.2.2 遺傳算法(Genetic Algorithms,GA) ………………… 128
6.2.3 多目標遺傳算法……………………………………… 133
6.3 最佳化方法混合策略………………………………………… 141
6.3.1 船型最佳化對最佳化方法的要求………………………… 141
6.3.2 混合最佳化方法………………………………………… 143
6.4 數學函式的測試實例……………………………………… 145
參考文獻…………………………………………………………… 147
第7 章 船舶多學科設計最佳化計算環境…………………………… 148
7.1 MDO 計算環境需求………………………………………… 148
7.2 MDO 集成框架……………………………………………… 151
7.2.1 iSIGHT ……………………………………………… 151
7.2.2 ModelCenter ………………………………………… 153
7.2.3 AML ………………………………………………… 154
7.3 MDO 計算環境實例分析…………………………………… 156
7.3.1 美國DD -21 驅逐艦多學科設計最佳化環境體系結構… 156
7.3.2 美國國家宇航局AEE 工程環境……………………… 158
7.4 船舶多學科設計最佳化計算環境體系結構的開發………… 161
參考文獻…………………………………………………………… 162
第8 章 船體型線多學科設計最佳化平台的開發…………………… 163
8.1 多學科設計最佳化平台功能需求分析……………………… 163
8.1.1 船型主尺度的確定對MDO 的需求………………… 163
8.1.2 船型精細最佳化對MDO 的需求……………………… 165
8.2 多學科設計最佳化平台的框架設計………………………… 165
8.3 平台模組的詳細設計……………………………………… 167
8.4 平台的使用………………………………………………… 180
8.5 SHIPMDO 平台實例測試…………………………………… 187
8.5.1 9000t 油船的多學科設計最佳化(0 水平最佳化) ………… 187
8.5.2 46000t 油船耐波性能最佳化(0 水平最佳化) …………… 192
8.5.3 46000t 油船阻力、操縱、耐波性能綜合
最佳化(0 水平最佳化) …………………………………… 193
8.5.4 1300TEU 貨櫃船球鼻首阻力性能
最佳化及模型試驗(1 水平最佳化) ……………………… 196
參考文獻…………………………………………………………… 204
第1 章 多學科設計最佳化的基本理論………………………………… 1
1.1 多學科設計最佳化理論的發展………………………………… 1
1.1.1 多學科設計最佳化的基本思想和內涵…………………… 1
1.1.2 多學科設計最佳化的研究發展概況……………………… 2
1.2 多學科設計最佳化的基本概念………………………………… 4
1.2.1 多學科設計最佳化的定義………………………………… 4
1.2.2 多學科設計最佳化的基本描述…………………………… 5
1.2.3 多學科設計最佳化的特點………………………………… 6
1.3 多學科設計最佳化的研究內容和方法………………………… 10
1.3.1 多學科系統建模……………………………………… 10
1.3.2 設計過程重分析……………………………………… 10
1.3.3 近似方法……………………………………………… 10
1.3.4 敏度分析方法………………………………………… 11
1.3.5 分解方法……………………………………………… 11
1.3.6 求解策略……………………………………………… 11
1.3.7 集成平台及界面……………………………………… 11
1.3.8 最佳化算法……………………………………………… 12
參考文獻…………………………………………………………… 12
第2 章 船體型線設計原理與方法………………………………… 14
2.1 船體型線的主要特點及地位………………………………… 14
2.2 船體型線設計的基本方法…………………………………… 14
2.3 船體型線多學科設計最佳化的基本問題……………………… 17
2.3.1 傳統船舶設計方法的不足…………………………… 17
2.3.2 船型多學科設計最佳化關鍵問題……………………… 20
2.4 船體型線最佳化的國內外研究進展…………………………… 21
2.4.1 國內船型最佳化研究進展……………………………… 21
2.4.2 國外船型最佳化研究進展……………………………… 23
參考文獻…………………………………………………………… 32
第3 章 船型參數化建模技術……………………………………… 38
3.1 概述…………………………………………………………… 38
3.1.1 參數化建模的基本思想……………………………… 38
3.1.2 參數化驅動的數學模型……………………………… 38
3.1.3 參數化建模的方法…………………………………… 39
3.2 船體型線建模方法…………………………………………… 41
3.2.1 部分參數化建模方法………………………………… 43
3.2.2 完全參數化建模方法………………………………… 48
3.2.3 不同建模方法的比較………………………………… 50
3.3 船型融合方法及程式的開發………………………………… 50
3.3.1 理論基礎……………………………………………… 51
3.3.2 船型修改融合方法…………………………………… 52
3.3.3 模型生成器的開發…………………………………… 54
3.3.4 船型融合程式驗證…………………………………… 56
參考文獻…………………………………………………………… 64
第4 章 船舶水動力性能分析及最佳化系統重構…………………… 67
4.1 概述…………………………………………………………… 67
4.2 水動力性能學科分析………………………………………… 68
4.2.1 阻力性能分析………………………………………… 68
4.2.2 耐波性能分析………………………………………… 74
4.2.3 操縱性能分析………………………………………… 81
4.3 船舶水動力性能多學科設計最佳化集成……………………… 85
4.3.1 數據集成……………………………………………… 85
4.3.2 過程集成……………………………………………… 87
4.4 多學科設計最佳化解耦方法…………………………………… 94
4.4.1 多學科可行方法……………………………………… 94
4.4.2 單學科可行方法……………………………………… 95
4.4.3 協同最佳化算法………………………………………… 96
4.4.4 並行子空間最佳化算法………………………………… 98
4.5 船型最佳化系統的重構……………………………………… 100
參考文獻…………………………………………………………… 105
第5 章 近似方法及變複雜度方法………………………………… 106
5.1 概述………………………………………………………… 106
5.2 近似方法…………………………………………………… 107
5.3 變複雜度方法……………………………………………… 112
5.4 變複雜度方法在船型最佳化中的套用……………………… 113
5.4.1 船型最佳化變複雜度建模……………………………… 113
5.4.2 系統最佳化模型………………………………………… 113
5.4.3 最佳化結果…………………………………………… 116
參考文獻…………………………………………………………… 117
第6 章 多學科設計最佳化方法……………………………………… 118
6.1 傳統的最佳化方法…………………………………………… 118
6.1.1 無約束最佳化算法……………………………………… 118
6.1.2 有約束最佳化方法……………………………………… 121
6.1.3 傳統全局最佳化方法…………………………………… 122
6.1.4 多目標最佳化方法……………………………………… 123
6.2 現代最佳化方法……………………………………………… 124
6.2.1 模擬退火算法(Simulated Annealing,SA) …………… 125
6.2.2 遺傳算法(Genetic Algorithms,GA) ………………… 128
6.2.3 多目標遺傳算法……………………………………… 133
6.3 最佳化方法混合策略………………………………………… 141
6.3.1 船型最佳化對最佳化方法的要求………………………… 141
6.3.2 混合最佳化方法………………………………………… 143
6.4 數學函式的測試實例……………………………………… 145
參考文獻…………………………………………………………… 147
第7 章 船舶多學科設計最佳化計算環境…………………………… 148
7.1 MDO 計算環境需求………………………………………… 148
7.2 MDO 集成框架……………………………………………… 151
7.2.1 iSIGHT ……………………………………………… 151
7.2.2 ModelCenter ………………………………………… 153
7.2.3 AML ………………………………………………… 154
7.3 MDO 計算環境實例分析…………………………………… 156
7.3.1 美國DD -21 驅逐艦多學科設計最佳化環境體系結構… 156
7.3.2 美國國家宇航局AEE 工程環境……………………… 158
7.4 船舶多學科設計最佳化計算環境體系結構的開發………… 161
參考文獻…………………………………………………………… 162
第8 章 船體型線多學科設計最佳化平台的開發…………………… 163
8.1 多學科設計最佳化平台功能需求分析……………………… 163
8.1.1 船型主尺度的確定對MDO 的需求………………… 163
8.1.2 船型精細最佳化對MDO 的需求……………………… 165
8.2 多學科設計最佳化平台的框架設計………………………… 165
8.3 平台模組的詳細設計……………………………………… 167
8.4 平台的使用………………………………………………… 180
8.5 SHIPMDO 平台實例測試…………………………………… 187
8.5.1 9000t 油船的多學科設計最佳化(0 水平最佳化) ………… 187
8.5.2 46000t 油船耐波性能最佳化(0 水平最佳化) …………… 192
8.5.3 46000t 油船阻力、操縱、耐波性能綜合
最佳化(0 水平最佳化) …………………………………… 193
8.5.4 1300TEU 貨櫃船球鼻首阻力性能
最佳化及模型試驗(1 水平最佳化) ……………………… 196
參考文獻…………………………………………………………… 204
