基于多学科设计优化方法的船舶水动力性能综合优化研究的开题报告.docx

基于多学科设计优化方法的船舶水动力性能综合优化研究的开题报告
一、研究背景与意义
船舶设计涉及多学科知识，其中水动力学是船舶设计中最为重要的一项。水动力性能的优化能够提高船舶的速度、减少船体阻力和波浪折阻等。传统的水动力性能优化方法主要是基于试错法，这种方法往往需要大量的计算和试验，费时费力，效率低下。因此，基于多学科设计优化方法进行船舶水动力性能综合优化探究，是目前国内外的研究热点之一，也是未来船舶设计如何实现快速、高效的关键技术。
二、研究现状
在船舶水动力性能综合优化方面的研究，国内外学者都做出了很多有意义的工作。其中，常用的方法包括响应面法、遗传算法、人工神经网络等等。国内外多家船舶设计机构和高校也在此领域内积极开展研究工作。如中国船舶工业集团公司第七〇四研究所和哈尔滨工程大学等。
三、研究内容
本文将主要研究基于多学科设计优化方法的船舶水动力性能综合优化，包括以下几个方面的工作：
1.船舶水动力学建模
通过建立船舶水动力学模型，可以对船舶的水动力性能进行分析和评估，为后续的优化设计提供基础。
2.多学科设计优化方法
针对船舶设计涉及多学科领域，应用多学科设计优化方法来分析和优化船舶水动力性能，提高设计效率，并推动设计与制造之间的协调和互动。
3.综合优化策略研究
优化方法在对船体几何、外形参数等因素进行优化后，需要对策略进行综合优化，即选定合适的参数组合方案，达到最优化效果。
4.优化算法对比分析
对已有的响应面法、遗传算法和人工神经网络等多种优化算法进行对比分析，选用最优算法进行本文研究。
四、研究计划
1.研究阶段
第一阶段：文献调研和基础知识学习
第二阶段：建立船舶水动力学模型
第三阶段：开展多学科设计优化方法分析
第四阶段：提出船舶水动力性能综合优化策略
第五阶段：进行优化算法对比分析
2.研究任务
任务一、文献调研和基础知识学习
收集相关文献，对船舶水动力学建模、多学科设计优化方法、综合优化策略研究等方面进行深入了解，并进行分析和总结。
任务二、建立船舶水动力学模型
利用数值模拟的方法，对船舶水动力学进行建模，包括船舶运动方程和水动力性能方程等方面。
任务三、开展多学科设计优化方法分析
针对船舶设计涉及多学科领域，运用多学科设计优化方法进行分析，对船体几何、外形参数等因素进行优化。
任务四、提出船舶水动力性能综合优化策略
在对船体几何、外形参数等因素进行优化后，通过提出优化策略来选择合适的参数组合方案，达到最优化效果。
任务五、进行优化算法对比分析
对已有的响应面法、遗传算法和人工神经网络等多种优化算法进行对比分析，选取最优算法进行本文研究。
五、研究预期成果
通过本次研究，预期可以得到以下成果：
1.建立基于多学科设计优化的船舶水动力性能综合优化的分析模型。
2.探究响应面法、遗传算法、人工神经网络等优化算法的特点和优缺点。
3.推进面向对象的船舶设计技术研究，提高船舶设计效率及其质量。
4.为船舶设计提供基于多学科设计优化方法的水动力性能综合优化的理论和方法基础，形成一套适合高速船的设计方法。
5.优化设计方案，减少船舶航行的阻力和波浪折阻，提高船舶的运行效率，降低能耗噪声和二氧化碳排放量。