在能源危机日益凸显,船舶污染问题严重的情况下,如何做好船舶的节能减排工作,已成为全人类关注的课题。随着绿色船舶技术的不断发展,以太阳能和风能为代表的清洁能源在船舶上的应用最具代表性。通过研究在船舶上使用清洁能源的各种技术解决方案或设计概念,发现使用单一能源并不是最佳的方式。根据船舶类型和性能、结构、总体布局、动力系统等因素的不同,多种能源的综合利用已成为新能源船舶的重要发展方向。本文对一种绿色能源双体无人艇进行水动力性能及艇型综合优化研究,采用多学科设计优化方法可以有效提高设计质量,最终得到整体最优解,那么将多学科设计优化方法运用于无人船艇设计领域是具有广阔的发展空间和实际意义。本文具体研究工作如下:(1)基于四个母型船的剩余阻力系数曲线图和船舶主尺度、船型系数及主要参数的相关曲线图通过响应面拟合的方法构建相关数据库,包含系数、参数公式等,可为相关研究提供数据支撑。通过多次计算对比推荐一套最适合本文的数据库,为构造优化数学模型奠定基础。(2)针对快速性、操纵性、耐波性、稳性和太阳能及风帆系统进行研究分析,依次构造合适的子目标函数。保证满足一定约束条件下,寻找一组设计变量,使得目标函数值越大越好。然后根据影响程度设定子系统的权重,最后以幂指数乘积的形式组合成综合优化总目标函数。(3)选取三种智能优化算法,比较分析各算法的优缺点及适用范围。为保证算法优化效率,引入分层及并行策略改进优化算法。并结合综合优化数学模型,基于C#语言在Microsoft Visual Studio平台下改编了一套双体无人艇综合优化设计软件。然后分别对遗传算法、混沌算法、粒子群算法进行讨论计算,得出每种算法下最优的设定参数。(4)针对算法的缺陷,在成长机制遗传算法的基础上采用分层策略继续寻优,发现混合算法的寻优效果均高于单一遗传算法,其中遗传+粒子群算法最优。另外,发现并行策略的使用可以有效提高算法的优化效果,且当并行多个敏感变量和进行多次并行计算时能得到更好的优化结果。通过多次优化计算,最终得出不同傅汝德数情况下的最优主尺度及艇型参数,可为艇型设计提供参考。(5)根据优化结果设计推进及操纵系统,对太阳能和风帆系统进行理论分析及初步设计计算,考虑绿色能源的利用后设计上层建筑,根据母型船的型线图及优化结果进行建模,最终完成双体无人艇艇模的设计制作。(6)最后进行水密性试验、快速性试验、操纵性试验及耐波性试验,验证各系统设计的可行性及本文设计的艇模性能更优。最后基于系统辨识思想,改编了双体无人艇的横纵摇系统辨识软件,然后通过横纵摇试验的数据进行辨识计算,基于辨识结果发现试验数据和辨识数据间的误差较小,说明辨识软件是可靠的,最终得出最佳的横纵摇运动预报公式,可减小横摇或纵摇运动产生的不利影响。