文章标题：多体复合船型水动力与结构一体化设计

文章作者：刘国欢
关 键 字：多体复合船型；水动力性能；结构一体化；性能优化；萤火虫算法
文章摘要：多体复合船型结构设计方法多采用分步优化策略，依据经验公式与水动力理论进行船型外形设计以优化水动力性能，由于将水动力性能与结构设计孤立处理，忽略了多目标间的平衡，导致结构可靠性较差。对此，提出多体复合船型水动力性能与结构一体化设计。通过广义坐标定义各船体位置与姿态，结合约束方程描述部件间连接关系。借助理论计算波浪载荷并叠加各船体兴波干扰，对水动力载荷与运动响应进行耦合分析。以部件尺寸以及材料参数作为船型结构设计变量，以最小化总阻力、结构重量及应力水平为目标，并对其结构强度进行约束。引入萤火虫算法综合考虑水动力性能与结构特性等多目标，利用萤火虫个体间的亮度差异引导搜索从而得到最优结构参数组合，实现多目标协同优化。在实验中，对提出的方法进行了结构可靠性的检验。实验结果表明，采用提出的方法进行多体复合船型设计后，船体部件平均应力值约为18 MPa，具备较为理想的优化效果。