舰船总体设计中的多学科优化技术

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（７０１研究所，武汉３２００６４）
摘要：ＭＤＯ（多学科优化设计）技术适用于解决复杂工程系统和子系统的设计优化。为推广多学科优化设计技术
在舰船总体设计中的应用，阐述了多学科优化技术的基本理论、研究和发展应用情况，系统介绍了协同优化算法
ｓｈｉｐｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ — ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｌｌａｂｏｒｔｉａｖｅ
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ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｈｅｔＭＤＯｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｆｔａａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔ．Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｖｅｒａｌｌｏｐｔｉｍｉｚｔａｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ－－ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｙ；ｒｍｕｌｔｉ－－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋ
的应用环境、特征和基本原理，将舰船总体设计根据ＭＤＯ的要求分解为浮态与稳性、水动力性能、造价等５个
子学科并进行了学科分析，基于多目标协同优化算法建立了舰船总体优化的数学模型及优化框架。关键词：总体优化；多学科；多目标协同优化；优化框架
０引言
２０世纪８０年代，多学科设计优化（ＭＤＯ）兴起于航空航天领域。ＭＤＯ是一种通过充分探索和利用工程系统中相互作用的协同机制来设计复杂产品及其子系统的方法论…。以Ｓｏｂｉｅｓｋｉ和Ｋｒｏｏ为代表的科学家将其应用于飞行器结构设计中取得了良好的结果。目前，ＭＤＯ广泛应用于飞机、运载火箭、汽车、涡轮引擎及潜器的设计Ｊ。对于舰船总体设计领域而言，它涉及操纵、阻力、耐波、结构、声隐身、振动与噪声、工艺、材料等多个方面，是一个多目标、多变量、多约束的复杂工程设计问题。这些变量可能是离散、连续或非数值的；约束可能是线性或非线性的。就传统方法而言，船舶设计过程中对每个专业的分析是单独进行的，设计问题是以串行设计的方法来解决，其中每个学科有不同的优化问题，这种设计过程实质上是一种顺序求解，
中图分类号：Ｕ６６２文献标识码：Ａ文章编号：２０９５．４０６９（２０１３）０３ — ０００６ — ０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭＤＯ（Ｍｕｌｔｉ — ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）ｍｅｔｈｏｄｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ＮＡＶＡＬＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＡＮＤＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ船舶与海洋工程２０１３年第３期（总第９５期）
Leabharlann Baidu
舰船总体设计中的多学科优化技术
周奇，陈立，许辉，黄卫刚
ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅＭＤＯｍｅｔｈｏｄｉｎｓｈｉｐｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｉｓｐ叩ｅｒｅｌａｂｏｒａｔｅｓｉｔｓｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆ