多学科设计优化在风电运维船的研究与应用

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1、孑方nf^y、fSouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文多学科设计优化在风电运维船的研究与应用5—作者姓名_____________姚壮乐____________学科专业船舶与海洋结构物设计制造指导教师__________陈超核教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年5月TheResearchandApplicationonMultidisciplinaryDesignOptimizationforWindFarmSupportVesselADissertatio

2、nSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：：：YaoZhuangleSupervisor：：：Prof.ChenChaoheSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号分类号：分类号：：：U662学校代号学校代号：学校代号：：：10561学学学号号号：号：：：201220106811华南理工大学硕士学位论文多学科设计优化在风电运维船的研究与应用作者姓名：姚壮乐指导教师姓名、职称：陈超核教授申请学位级别：硕士学科专业

3、名称：船舶与海洋结构物设计制造研究方向：船舶与海洋工程多学科优化设计论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年5月30日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：吴家鸣委员：陈超核刘月琴胡金鹏宏波华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到

4、本声明的法律后果由本人承担。作者签名：^义、日期：列6年芗月M日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即.•研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。不

5、保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：.尖>〇指导教师签名：日期冰，O作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要现代船舶设计往往是一项涉及多学科、多领域的系统工程，其中涉及到如浮性、阻力、结构、稳性、耐波性等学科，同时各个学科之间相互耦合、相互影响。而传统的船舶设计过程是一种串列进行的设计模式，这一过程

6、往往无法充分考虑不同学科之间的相互联系，降低了最终优化结果的可行性，通常得不到真正的系统整体最优解。因此，本文将多学科设计优化方法引入到船舶设计的过程中，并且以风电运维船的设计优化任务为算例，详细介绍优化过程中涉及的理论方法和相关流程。风电运维船作为一种新型的特种船舶，其实际用途要求该船必须具备良好的阻力性能和耐波性，同时结构上还应当满足规范的要求。根据设计优化的目标，本文将风电运维船优化问题按照协同优化算法的框架分解为阻力、结构和耐波性三个子学科。在子学科的分析过程中，详细介绍了其中所应用的理论方法以及计

7、算软件。在学科的分析过程中，存在着建模复杂、计算耗时的问题，若是直接将其用于风电运维船的优化问题中，必将导致优化设计的周期过长。本文中，将近似模型集成到多学科设计优化框架中，利用拉丁超立方试验设计方法完成样本点的选取，然后采用三种不同的近似模型方法建立近似模型，通过对模型精度的评价，选出最佳的近似模型方法。在完成子学科近似模型的建立之后，根据协调优化算法的框架构建出该优化问题的数学模型。为求解出该数学模型的最优解，需要进行多目标优化问题的求解。本文对其中的一种求解方法——非支配排序遗传算法进行了介绍，并运用

8、该算法求解出该优化问题的Pareto最优解集。在最优解集中选取了三个Pareto解进行比较分析，以其中较为均衡的解作为风电运维船优化问题的最优方案。另外，本文还将最优方案与实际的理论计算结果进行了比较，验证了文中求解方法的有效性。本文利用多学科设计优化方法完成风电运维船概念设计中的优化任务，为多学科设计优化方法在船舶和海洋工程领域的进一步应用积累了经验。关键词：多学科设计优化方法；风电运维船；协同优化算法；Par