收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多学科设计优化方法在7000米载人潜水器总体设计中的应用

刘蔚  
【摘要】: 人类目前正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加,海洋资源将成为21世纪成人类社会可持续发展的重要依托和争夺焦点。深海载人潜水器能运载各种电子装置、机械设备和工程技术人员、科学家快速、精确地到达各种深海复杂环境,进行高效的勘探、科学考察和开发作业。并且载人潜水器具有良好的人机界面,同其他的技术工具比较,它具有更高的使用频率。为了加快我国海洋科学研究的脚步、提高资源开发能力,提升综合国力和保卫海洋国土资源,我国正式立项实施“十五”“863计划”重大专项“7000米载人潜水器”项目。 本文是国家“十五”863重大专项“7000米载人潜水器”中的一个重要研究内容。将多学科设计优化方法作为一种新的设计方法引入深海载人潜水器的总体设计中,以达到满足设计要求和性能指标的约束,同时得到最优的总体设计结果。并对多学科设计优化方法在水下工程方面的应用做出了探讨性的工作,主要完成了以下几个方面的工作: (1)对已有的几种多学科设计优化框架如MDF、IDF、CO和CSSO的构建思路进行叙述说明,并结合热偶算例进行MDF、IDF、CO三种框架的计算结果比较,分析三种多学科设计优化框架的特点。通过分析可以发现:对于非线性的设计空间,多学科设计优化框架、优化算法和初始点位置均对优化计算结果产生一定的影响,其中优化计算结果最佳的多学科设计优化框架为IDF。在IDF优缺点分析的基础上,提出了更加适合7000米载人潜水器总体设计的多学科设计优化框架改进方案-BLH。 (2)采用BLH框架的多学科设计优化方法对AUV进行总体概念设计。在满足AUV的设计性能要求的同时,实现了使得AUV总重量和推进功率最小,有效载荷段的长度最大等目标函数。同时,分析了优化搜索策略和初始点选取对于优化结果的影响。 (3)根据7000米载人潜水器的结构特点和设备类型,优化设计目标和BLH多学科设计优化特点进行7000米深海载人潜水器的多学科设计优化的子系统分解。并提出各个子系统的数学模型,分析概括各个子系统的设计变量和输出变量。在这基础上进行多学科设计优化框架的集成,定义优化目标函数和设定约束条件。 (4)采用变复杂度模型法对7000米载人潜水器多学科设计优化的耐压载人球壳结构子系统进行计算分析。不同分析方法的准确度和复杂度不同,本文采用ANSYS这种高精度分析方法对于载人球壳的极限强度进行计算,并根据所得到的计算结果来对采用经验公式方法得到的结果进行修正,使得多学科设计优化模型中集成修正后的载人球壳结构分析模型以提高计算结果的精确度和降低运算时间。 (5)采用基于BLH框架的多学科设计优化方法进行7000米载人潜水器的总体设计,通过拉丁方试验设计法进行设计变量与目标函数的相关性计算分析,来得到主要控制调节设计变量,并进行多组不同初始点和多种优化搜索策略所得到的优化结果比较,根据文中提出的判断方程得出7000米载人潜水器的最优设计。 论文创新性贡献主要体现在以上所述(1)、(2)和(5)的内容当中。通过本文的研究工作可以得出如下有价值的结论: (1)首次实现了将多学科设计优化方法应用到7000米载人潜水器的总体设计过程中,建立了比较完整的数学模型,与原设计方案相比,找到了进一步改进设计的空间,证明了多学科设计优化方法对于大型复杂工程系统的适用性; (2)对已有的多学科设计优化框架IDF、MDF和CO分析比较基础上首次提出应用于AUV和HOV总体设计的BLH多学科设计优化框架; (3)基于BLH多学科设计优化方法进行AUV总体概念设计,采用试验设计方法进行设计变量与优化目标函数的相关性分析;对于AUV总体多学科设计优化的目标函数,提出判断方程来进行最优设计结果评比,从而得到AUV的最优设计结果; (4)根据BLH多学科设计优化框架特点和7000米载人潜水器的特点进行多学科设计优化子系统分解,并采用参数化建模法进行多学科设计优化数学模型的构建。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李晓斌,陈小前,张为华;多学科设计优化中搜索策略研究[J];战术导弹技术;2004年02期
2 夏显明;佘建国;刘志强;;基于分布式协同的多学科优化设计[J];机械工程师;2006年03期
3 毛坤;朱西平;李磊;胡伟鹏;岳珠峰;;某型飞机风挡及舱盖系统减重多学科设计优化方法研究[J];材料科学与工程学报;2007年04期
4 张静;李柏林;刘永均;;基于灵敏度分析的多学科设计优化解耦方法[J];西南交通大学学报;2007年05期
5 谷良贤;龚春林;;飞行器多学科设计优化关键技术分析[J];航天器工程;2007年03期
6 侯志强;刘济民;宋贵宝;;高超声速乘波飞行器多学科设计优化研究进展[J];导弹与航天运载技术;2009年03期
7 赵艳涛;樊文欣;刘培杰;;ISIGHT在发动机性能参数优化中的应用[J];机械制造与自动化;2009年05期
8 赵迁;陈潇凯;林逸;;解析目标分流法在汽车多学科设计优化中的应用[J];汽车技术;2010年06期
9 孙丕忠,夏智勋,赵建民;基于进化搜索策略的并行子空间设计算法[J];国防科技大学学报;2004年03期
10 蒙文巩;黄俊;;基于遗传算法的协作优化方法研究[J];航空计算技术;2006年06期
11 岳文辉;;工程机械多学科稳健设计优化[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2007年03期
12 陈伟;杨树兴;赵良玉;;BLISS方法的基本理论及应用[J];弹箭与制导学报;2007年05期
13 张任远;黄俊;;BLISS研究及其在飞机设计中的应用[J];飞机设计;2007年06期
14 陈仁伍;谷良贤;龚春林;;一种基于SORA方法的多学科可靠性设计方法[J];机械强度;2008年01期
15 郦仕云;蔡铁锋;;多学科设计优化对象建模理论与技术[J];制造业自动化;2008年05期
16 ;某飞行器多学科设计优化与学科集成——PERA.Simulation在航空行业的应用[J];中国制造业信息化;2009年10期
17 范晋伟;张涛;王波雷;王艳君;;多学科设计优化理论的复合数控机床误差补偿技术研究[J];现代制造工程;2010年10期
18 李磊;虞跨海;毛坤;岳珠峰;;多学科设计优化在飞机座舱透明件设计中的应用[J];机械设计;2010年11期
19 李晓斌;陈小前;张为华;;近似方法在多学科设计优化中的应用研究[J];弹箭与制导学报;2004年S1期
20 毛虎平;;多学科设计优化技术现状及趋势[J];机械管理开发;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘蔚;操安喜;赵敏;崔维成;;两层分级多学科设计优化在AUV概念设计中的应用[A];中国造船工程学会2009年优秀学术论文集[C];2010年
2 郭威;王晓辉;肖琼林;祝普强;;载人潜水器数据采集与监控系统[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
3 郭威;王晓辉;;载人潜水器及其运动控制[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
4 郭威;孟宪伟;王晓辉;;WAGO750模块与PC机之间的通讯[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
5 王威;范文慧;常天庆;熊光楞;刘慧慧;;复杂产品多学科鲁棒设计优化方法研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
6 张磊;邱志平;王晓军;;基于响应面方法的多学科协同稳健优化设计方法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 蔡伟;陈小前;姚雯;;基于加速收敛BLISS的不确定性多学科设计优化[A];第六届中国不确定系统年会论文集[C];2008年
8 祝普强;王晓辉;郭威;刘开周;;载人潜水器水面监控系统[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
9 祝普强;王晓辉;郭威;刘开周;;载人潜水器信息显示与存储技术[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
10 段勇;龚旭东;;基于多学科设计优化弹道导弹概念设计研究[A];探索 创新 交流——第三届中国航空学会青年科技论坛文集(第三集)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘蔚;多学科设计优化方法在7000米载人潜水器总体设计中的应用[D];上海交通大学;2007年
2 陈炉云;基于多学科设计优化的潜艇结构-声辐射优化研究[D];上海交通大学;2008年
3 姜哲;多学科设计优化在桁架式Spar平台概念设计中的应用研究[D];上海交通大学;2010年
4 胡添元;飞翼布局飞机总体多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 李响;多学科设计优化方法及其在飞行器设计中的应用[D];西北工业大学;2004年
6 刘孟祥;三效催化转化器高效长寿低排放优化设计理论及方法研究[D];湖南大学;2008年
7 冯佰威;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[D];武汉理工大学;2011年
8 苏子健;多学科设计优化的分解、协同及不确定性研究[D];华中科技大学;2008年
9 钟小强;个性化产品快速响应设计方法研究[D];中国科学技术大学;2008年
10 孙治国;一类航天器布局设计问题的顺序、物理(空间)分解协调方法[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马烈;1000米轻作业型载人潜水器概念设计[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 赵晟辰;基于ISIGHT的连杆有限元分析及多学科设计优化[D];江苏科技大学;2011年
3 焦利明;多学科设计优化理论在并联机构中的应用[D];郑州大学;2012年
4 原薇;基于可靠性的多学科设计优化[D];大连理工大学;2006年
5 虞跨海;航空发动机涡轮冷却叶片多学科设计优化技术研究[D];西北工业大学;2006年
6 陈文;基于多学科设计优化理论的数控机床综合误差补偿的并行算法[D];北京工业大学;2009年
7 袁亚辉;多学科设计优化及其不确定性研究[D];电子科技大学;2009年
8 白小涛;飞机多学科设计协同优化及近似技术研究[D];西北工业大学;2005年
9 葛杰;基于RSM的导弹总体设计优化系统研究与实现[D];国防科学技术大学;2005年
10 陈亚洲;基于粒子群优化的协同优化方法研究[D];华中科技大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 赵慧;经费“卡壳”,7000米载人潜水器难深潜[N];中国船舶报;2009年
2 记者 王瑜;我国载人潜水器 海试突破3700米水深纪录[N];工人日报;2010年
3 科学技术部副部长 王伟中;在载人潜水器取得3000米级海试成功新闻发布会上的讲话[N];科技日报;2010年
4 记者 刘垠;“蛟龙”载人潜水器海试深达3700米[N];大众科技报;2010年
5 本报专稿 梁平;世界载人潜水器的发展历史[N];世界报;2010年
6 记者 赵建东;载人潜水器海试队召开第21次工作会议[N];中国海洋报;2011年
7 实习记者 江涛;“蛟龙”号载人潜水器再创5188米水深纪录[N];中国海洋报;2011年
8 本报记者 张玉玲;“蛟龙”出生记[N];光明日报;2011年
9 本报记者 刘松柏;“蛟龙”号:从50米到5000米的跨越[N];经济日报;2011年
10 海蒂;“蛟龙”号载人潜水器抵达海试区域[N];上海科技报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978