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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    考虑碎冰阻力和静水阻力的高效船型多目标优化方法

    王世超刘刚
    97-107页
    查看更多>>摘要：[目的]针对碎冰环境对船舶性能的影响,以及基于经验公式的传统优化方法在碎冰阻力优化方面的局限性,基于CFD&DEM方法提出一种精确优化碎冰阻力和静水阻力的船型优化方法.[方法]首先,基于CFD和CFD&DEM方法计算静水阻力和碎冰阻力,提出一种创新的混合多岛遗传算法(HMIGA),用于模拟真实环境下的碎冰场;然后,结合XGBoost模型建立高效代理模型,并执行NSGA-Ⅲ算法进行优化求解;最后,以KCS标准模型为例进行验证.[结果]结果显示,优化后船型的碎冰阻力降低了 10.58%,静水阻力降低了2.32%;优化船型所承受的峰值载荷更少,同时通过产生波浪推开浮冰,还可进一步降低冰阻力.[结论]所提方法综合考虑了流场和碎冰场的随机性对优化结果的影响,能更精确、有效地改善船舶的碎冰阻力与静水阻力.HMIGA算法和XGBoost模型的引入可提升方法的实际应用效果,从而为未来碎冰环境下船舶的优化设计提供指导.

    船舶设计船型优化设计多目标优化计算流体力学离散元方法混合多岛遗传算法集成学习

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    基于UNet深度学习的VLCC横框架拓扑优化分析

    李振荣夏利娟冯朔
    108-116页
    查看更多>>摘要：[目的]为将人工智能技术应用于复杂船舶结构优化设计,提出一种基于UNet的船体横框架拓扑优化方法.[方法]以某超大型油轮(VLCC)横框架为研究对象,首先根据优化数学原理创建UNet拓扑优化代理模型,然后将有限元网格物理量映射为张量,获得供模型训练的数据集,最后采用交并比(IoU)方法对训练结果进行评估,并将该方法与SIMP法进行拓扑构型对比.[结果]结果显示,所提拓扑优化方法能够快速输出设计域的材料布局,与SIMP拓扑优化相比可以更加高效地获得结构拓扑构型.[结论]所提拓扑优化方法可为船舶横框架结构提供一种新型的设计手段.

    船舶设计人工智能形状优化拓扑优化深度学习UNet代理模型数据映射船舶横框架

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    基于神经网络的气囊隔振装置对中状态评估方法

    刘志伟施亮刘松
    117-125页
    查看更多>>摘要：[目的]针对现有轴系对中状态监测模型难以准确描述非线性、时变条件下对中状态的难题,提出一种基于神经网络模型的对中状态评估方法.[方法]首先,建立基于BP神经网络的对中状态预测模型,制定典型工况下的训练与测试数据获取方式,对数据进行移动平均降噪处理,并总结模型超参数的调整规律;然后,分别在小型及大型气囊隔振装置上开展试验研究.[结果]结果显示,建立的神经网络模型仅通过气囊压力数据,即可准确预测隔振装置的对中状态,且在不同型号的装置间有较强的通用性,预测误差小于 0.5,对中预测准确度可达 96.29%.[结论]所建立的模型不依赖系统参数,在小型和大型装置的对中状态预测中均表现良好,可为动力设备启动后的动态对中状态预测及轴系对中控制提供理论支撑.

    轴系对中气囊隔振装置神经网络PyTorch

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    翼身融合水下滑翔机耐压舱固定架多保真度优化设计

    黎程山吕达安小逸宋绪丁...
    126-134页
    查看更多>>摘要：[目的]翼身融合(BWB)水下滑翔机在吊放过程中易发生结构破坏,为保证其结构安全性的同时实现轻量化设计目标,对其内部耐压舱固定架进行优化设计.[方法]采用多保真度数据驱动优化方法,结合结构参数化建模方法和有限元方法,开展BWB水下滑翔机内部耐压舱固定架结构设计.建立舱体固定架结构的高、低保真度数值模型,提出一种基于分层Kriging模型的多保真度数据驱动优化方法,基于该方法搭建舱体固定架全自动优化设计框架,并完成舱体固定架的优化设计.[结果]结果表明,在保证结构安全的前提下,优化后舱体固定架质量减小了 16.4%,且所提出的优化设计方法与粒子群优化算法相比,在获得同等水平优化设计结果时,可减少 75%的计算耗时,显著提高了优化设计效率.[结论]研究方法及结论为BWB水下滑翔机耐压舱固定架结构设计提供了一种高效的优化设计途径.

    船舶设计自主水下航行器水下滑翔机结构设计数据驱动优化多保真度优化代理模型

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    基于OpenMDAO的BLISS-2000多学科设计优化:流程、策略与参数研究

    高裕浩何腾武赵敏
    135-149页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在基于OpenMDAO研究BLISS-2000 多学科设计优化方法的近似模型、一致性约束、边界更新策略对其收敛性能与优化效率的影响.[方法]首先,给出BLISS-2000 方法优化流程和边界更新策略;然后,基于OpenMDAO建立BLISS-2000 方法模型,结合数学算例和工程算例验证所建模型准确性;最后,研究近似模型准确度、一致性等式约束及约束松弛、边界更新策略对BLISS-2000 方法收敛性能与优化效率的影响.[结果]结果表明,通过提高近似模型准确度、选取适当的约束松弛因子和边界更新因子,可显著提高BLISS-2000 方法的收敛性能与优化效率,并得到基于约束松弛的BLISS-2000 方法相关参数的建议取值.[结论]研究结果可对改进BLISS-2000 方法及船舶与海洋工程装备概念设计阶段应用BLISS-2000 方法提供参考.

    船舶设计多目标优化多学科设计优化OpenMDAOBLISS-2000近似模型边界更新策略

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    基于两阶段多目标智能设计方法的船舶动力舱设备布局优化研究

    李金成刘暾令波朱振桥...
    150-160页
    查看更多>>摘要：[目的]针对现有优化算法处理船舶动力舱设备布局优化问题时可行解占比低、收敛困难的状况,开展多目标智能设计方法研究,旨在实现智能化布局设计.[方法]提出两阶段多目标优化方法.阶段 1,以设备布置顺序为变量,基于 NSGA-Ⅱ 算法与混合装箱算法,求解整数规划问题筛选初始布置方案.其中,混合装箱算法融合货架和天际线算法思路,优化目标包括空间利用率、通道及维修空间、维检修效率,约束条件涵盖设备干涉、维修可达、互斥、重心等方面.阶段 2,以初始方案为基础,以设备间隔、通道宽度为变量优化得到最佳布局.[结果]将该方法应用于某船舶动力舱局部区域设备布置,所得方案的维检修效率提升 17.18%,通道最大宽度及维修空间优化 0.47%,剩余有效空间利用率提高 33.36%,各项优化目标均不低于人工布置方案.通过参数实验进一步验证了 NSGA-Ⅱ算法参数、精英策略、网格参数的合理性及方法的通用性.[结论]研究表明,两阶段优化方法可行且适用,能有效提高动力舱设备布置优化效率与效果,可为智能化布局设计提供解决方案.

    船舶设计多目标优化动力舱设备布局NSGA-Ⅱ混合装箱算法空间利用率

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    基于EPA-star算法的船舶管路协同布局优化研究

    杨智尧张洪硕林焰
    161-172页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在克服现有管路布局设计方法的效率、工程实用性问题,探索一种高效的EPA-star(escape pruning A-star)算法来进行管路布局优化.[方法]对布局空间进行基于逃逸图法的离散化,将所得连接点存储为邻接表,引入预估穿越代价和惩罚函数减少路径中的折弯和折返现象,对路径进行剪枝处理提升大跨度情形下的路径质量;提出一种考虑禁选区域的分支管路分支点选取方法,进而提高路径设计质量和效率;通过改进管路层面的布局效率,以实现更为高效的协同布局算法.[结果]通过实船机舱燃油管路和核动力船舶机舱管路的仿真算例分别验证了EPA-star算法在常规船舶管路布局上的可行性与有效性和在特种船舶复杂布局环境下的工程实用性,所布置管路长度分别缩短 0.52%和 35.41%,折弯数降低 32.3%和 6.5%,并留有更大的维修空间,协同布管效果较原工程案例更为紧凑,布管质量有显著提升.[结论]研究成果可为常见船舶和特种船舶管路布局方案设计提供有益指导.

    船舶设计A-star算法管路布局剪枝处理编码技术自动布局

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    基于改进PointNet++的船体分段合拢面构件智能识别算法研究

    李瑞赵怡荣霍世霖汪骥...
    173-179页
    查看更多>>摘要：[目的]三维扫描仪获得的船体分段合拢面点云数据,具有精度高、数据量大的优势,能够很好地反映分段合拢面的建造状况.由于现有的PointNet++网络无法处理大容量点云数据,因此提出一种基于改进PointNet++的船体分段合拢面构件智能识别算法,实现针对大容量船体分段合拢面点云数据构件的智能识别.[方法]基于超体素生长理论对船体分段合拢面点云数据进行分割及简化,构建船体分段合拢面点云数据集,并使用该数据集训练基于深度学习理论改进的PointNet++网络.[结果]网络模型在船体分段合拢面点云数据训练集和测试集上的收敛结果趋于稳定,在测试集上识别准确率达到 90.012%.[结论]该方法具有良好的识别能力,能够完成船体分段合拢面构件的智能识别.

    船舶建造人工智能船体分段合拢面点云数据超体素生长PointNet++智能识别

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    滑行艇穿浪艏型线智能优化设计

    孙寒冰白济维武超刘嘉毅...
    180-190页
    查看更多>>摘要：[目的]针对滑行艇艏部型线对耐波性的影响,对其进行智能优化设计.[方法]基于某型穿浪艏滑行艇,以艏柱角度、二次曲线形因子、折角线艏部控制点坐标值为参数驱动艏部型线变形,对艇首进行参数化建模;基于模型试验结果验证数值计算方法,根据数值计算结果建立代理模型;优化体积弗劳德数Fr∇=2.7工况下的静水阻力及在规则波中的运动响应幅值,探究设计航速下兼顾阻力与耐波性的艇首型线优化设计.[结果]结果显示,以静水阻力与波浪平均阻力增幅不超过 12%为约束,优化后新艇型的加速度幅值、垂荡幅值、纵摇幅值和升沉值均减小了 20%.[结论]通过优化艇首型线,在保证滑行艇低阻力的同时能改善其在规则波中的运动响应,可为滑行艇型线优化提供智能优化设计方法.

    船舶设计多目标优化滑行艇艏部型线智能优化阻力运动响应

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    复合材料螺旋桨BEM-FEM流固耦合计算方法研究

    郭春雨朱世祺叶礼裕王超...
    191-200页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在预报复合材料螺旋桨的水动力性能并研究其流固耦合特性.[方法]结合边界元法(BEM)和有限元法(FEM)建立复合材料螺旋桨流固耦合计算方法,以边界元法计算复合材料螺旋桨桨叶表面压力及水动力,并将计算得到的桨叶表面压力传递到有限元结构模型中,然后以有限元法预报复合材料螺旋桨桨叶受到载荷时的位移与应力分布,并将变形传递到螺旋桨边界元法水动力计算中,从而实现双向流固耦合计算;应用该方法对 5471 桨进行计算并与文献中的试验值进行对比分析,以验证该方法的可行性,随后将 5471 桨型复合材料螺旋桨与刚性桨的水动力性能进行对比分析.[结果]结果显示,采用所提方法可实现复合材料螺旋桨水动力性能分析,具有实施简单、计算效率高、准确等优点.[结论]所做研究可为复合材料螺旋桨的自适应性设计工作提供可靠的数据支撑,提升复合材料螺旋桨的设计效率.

    船用螺旋桨复合材料螺旋桨流固耦合边界元法有限元法

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