Ship hull form optimization by evolutionary algorithm

Abstract

Bu tez, gemi gövde formu optimizasyonunda Evrimsel Algoritmaların uygulanması konusunu araştırmaktadır. Tezde ayrıca Yapay Sinir Ağlarından faydalanarak belirli bir tekne niteliğinin tahmini de incelenmiştir. Gövde formu optimizasyonu, kısıtlamalar dahilinde dizayn isteklerini yerine getirirken önemli bazı gemi performans nitelMerinin hidrodinamik analizlerini kullanarak en iyi çözümü araştırmaya yönelik bir bakış açısma sahiptir. Teknenin hidrodinamik performansı, gemi direnci, denizcilik ve stabilite özellikleri cinsinden değerlendirilmiştir. Optimizasyon yöntemi tek ve çok amaçlı optimizasyonları dikkate almaktadır. Dizayn uzayındaki potansiyel teknelerin araştırabilen bir arama motoru, hem tekne formunu ve hem de tasarım isteklerini yerine getirecek temel parametreleri belirlemeyi optimize eden evrimsel algoritmaları kullanmaktadır. Alternatif tekne formları arasında rekabeti sağlamak amacıyla çok cinsli genetik algoritma kullanımı geliştirilmiştir. Tekne formunun optimizasyonu hidrodinamik ana performans nitelMerinin değerlendirilmesi ile yapılmıştır. Çalışmada hidrodinamik performans, gemi direnci, denizcilik ve stabilite açılarından belirlenmiştir. Önerilen dizayn yöntemi, yeni gelişltirilen bir teknik dahil olmak üzere çok amaçlı çok amaçlı optimizasyonları kullanmaktadır. Teknenin modellenmesinde farklı kromozomların birleştirildiği bir metod gehştirilmiştir. Tekne ofset verilerim modellenmesinde matris kromozomu yöntemi kullanılmıştır. Aday teknelerin ana parametrelerini modellenmesi tek bir kromozom (tek boyutlu bir dizi) yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem, şartlan sağlayan bir ön tasarımın ana parametrelerini optimize edilmesini ve ayrıca direnci minimize, diğer performans niteliklerinden denizcilik ve stabiliteyi maksimize eden tekne formunu elde etdecek uzlaşmalı bir optimizasyonu sağlamaktadır. Makul bir direnç yaklaşımı elde etmek için klasik olarak lineerleştirilmiş ince gemi (thin ship) teorisindeki bazı değişikliklerden faydalanılmışlar. Boy-genişlik oram düşük ayna kıçlı gemilerin özel bir problemi incelenmiştir. Aday tekne formlarının direnç karakteristikleri ile birlikte dikkate alman denizcilik özellikleri teknenin düzgün dalgalardaki hidrodinamik davranışını içermektedir. İki boyutlu şerit teorisini kullanan denizcilik analizi, dikey hareketlere ait denizcilik indeksini elde eden girdiyi oluşturmaktadır. Yöntem, diğer serbestlik derecelerindeki gemi hareketlerine ait indeksler için de benzer olarak uygulanabilir. Stabilite ile ilgili olarak, tekne adaylarının analizi ilk önce formüle dayalı bir regresyonla ve daha sonra Yapay Sinir Ağlan kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapay Sinir Ağını eğitmek için gereken gemi özellikleriyle ilgili bilgileri elde etmek amacıyla tipik adaylara ait bir veritabanına gerek duyulmuştur. Ağırlık merkezinin enine yeri olan KG'nin tayini, denizcilik değerlendirmesi için girdi olarak ve ayrıca maksimum KG kısıtlamasını sağlamak amacıyla kullamlmıştrr.