Методология оптимизационного проектирования морских судов на основе многоуровневых математических моделей и методов активного диалога

• Автор: Савинов, Геннадий Володарович
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 301 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение.
Раздел 1.
Актуальные проблемы проектирования судов и пути совершенствования методологии их анализа.
1.1. Основные проблемы системной оптимизации судов.
1.2. Анализ адекватности оптимизационных математических моделей задач проектирования.
1.3. Схемы согласования задач проектирования подсистем судна.
1.4. Система моделей для судов с доминирующими функциональными подсистемами.
Раздел 2.
Совершенствование методов оптимизационного проектирования на основе многоуровневых моделей.
2.1 Оптимизационные математические модели задач
проектирования и их особенности.
2.2 Классические методы анализа непрерывных
оптимизационных моделей.
2.3 Метод опорной точки.
Раздел 3.
Проблема выбора критерия эффективности судна.
3.1. Критерии эффективности в задаче пополнения флота.
3.2. Общая постановка задачи определения главных размерений и основных коэффициентов формы.
3.3. Критерии эффективности судна.
3.4. Математическая модель задачи оптимизации главных размерений на основе экономических критериев.

3.5. Сравнение результатов оптимизации при различных критериях эффективности судна.

Раздел 4.
Организация активного диалога для анализа математических моделей задач оптимизационного проектирования.

4.1. Активный диалог, как методология системной оптимизации.

4.2. Диалоговые методы оптимизации.
4.3. Вычислительный эксперимент и его технология.

4.4. Определение главных размерений судна с использованием методологии активного диалога.

Раздел 5.
Проектное обоснование характеристик формы
корпуса судна
5.1. Проектная постановка задачи оптимизации формы корпуса судна
5.2. Общие требования к расчетным методам оценки сопротивления судна на оптимизационных этапах проектирования
5.3. Новый способ оценки сопротивления формы
на основе анализа поля давления
5.4. Задание судовой геометрии для оптимизации
формы корпуса
5.5. Практическая методика проектировочной отработки формы корпуса судна на основе
активного диалога
5.6. Результаты оптимизации формы корпуса для
судов различного типа
5.6.1. Лесовозы
5.6.2. Рыбопромысловые суда
5.6.3. Универсальные сухогрузные суда

5.6.4. Траулеры.
5.6.5. Суда смешанного плавания.
Раздел 6.
Проектные аспекты оптимизации корпусных конструкций.
6.1 Подсистемная структура конструктивно-прочностной оптимизации корпуса и общая постановка задачи проектирования корпусных конструкций
6.2. Основные принципы решения задачи оптимизационного проектирования конструкций, рассчитываемых на прочность.
6.3. Оптимизационное проектирование конструкций с ограничениями на устойчивость или частоту собственных колебаний.
6.4. Проектная версия модифицированного метода конечных элементов.
Заключение.
Литература.
Приложение 1.
Результаты тестовых расчетов по решению задач оптимизации методом опорной точки.
Приложение 2.
Примеры параметров, учтенных в оптимизационной базе проектных данных.
Приложение 3.
Анализ взаимосвязи коэффициента сопротивления формы с экстремальными коэффициентами давления.

На практике же качество такого сложного объекта как судно, оценивается целым комплексом показателей. Причем, как уже отмечалось, кроме количественных необходимо учитывать нефор-мализуемые качественые критерии.
С другой стороны, как показано в 1.2. математическая модель задачи проектирования подсистемы не может быть сведена только к оптимизационной задаче. Функции, приращения которых оцениваются с недостаточной точностью, не могут использоваться в оптимизационных моделях. Таким образом, введение в критерий нижнего уровня слогаемых, связанных с приращениями ограничений верхнего уровня приведет к потере адекватности модели. Следовательно, если определить локальный критерий эффективности по формуле (1.3.1), то его просто нельзя использовать в оптимизационной модели подсистемы, а можно рассматривать только как рассчитываемую характеристику.
Все сказанное выше ставит необходимость поиска других путей решения проблемы согласованной оптимизации судна.
Результатом анализа математической модели подсистемы (см. §1.2.) является совокупность альтернативных вариантов проектируемой подсистемы Вг = (жг; /г; Я1; 6г), где индекс 1 указывает на соответствующую подсистему. Рассмотрим процесс согласования решений по вертикали. Пусть Я1 = (ж1;/1;11) решение задачи оптимального проектирования верхнего уровня, а В? = (ж2; /2; Р2; Ь2) соответственно нижнего уровня.
Основная проблема, возникающая при решение задачи проектирования на верхнем уровне - это низкая точность оценки отдельных характеристик проектируемой подсистемы, выражаемых через значения функций и Оставаясь в рамках переменных и параметров своего уровня уточнить значения необходимых характеристик невозможно. Привлечение же дополнительных параметров с нижних уровней приводит к резкому усложнению модели.
При анализе моделей нижнего уровня возникают другие проблемы. Прежде всего параметры модели определенные на верхнем уровне существенно ограничивают возможности оптимизации эффективности проектируемой подсистемы. Понимая, что эти параметры могли быть определены не точно, у проектанта возникает естественное желание скорректировать некоторые параметры