本论文以中高速单体船为主要研究对象，通过对其建立航行性能和结构特征的综合优化数学模型，研究了一种适用于多目标，多变量和多约束条件的实际工程问题的优化设计方法，从而开发了一套稳定、有效的船舶优化计算软件。 对船舶而言，其航行性能和结构特性不是两个孤立的系统，两者之间是存在一个相互制约的关系，如果研究人员仅仅只考虑航行性能的优化而忽略结构特性的优化，那么优化出的数据都会存在某些缺陷的。而且船舶结构与航行性能是一个非常复杂的非线性系统，传统的优化手段很难满足其优化精度的需要。遗传算法的快速发展使其在船舶上得到广泛的应用，许多学者将遗传算法用到船舶快速性、操纵性、耐波性或结构特性上，但将航行性能和结构特性进行综合优化的研究相对较少，在高速船上的综合优化更是少。 高速单体船是比较常用的军用船型，如果实现其航行性能与结构方面的综合优化，不仅可以提高其安全性和经济性，而且可以提高军船的战斗力。本课题将遗传算法与混沌算法进行复合，以适用于多目标、多变量和多约束条件的实际工程问题，从而实现典型高速船航行性能与结构力学特征的综合优化，不仅可以改善其航行性能，而且具有广阔的市场前景，这对中高速船来说，将有十分显著的意义。 首先，根据中高速单体船特有的航行状态，参考了相应文献资料，将海军系数公式进行简单改变，使之成为适用于中高速单体船快速性优化目标函数。由于高速单体船采用的都是双轴双桨的形式，对应的螺旋桨敞水效率也可以根据经验回归公式得到，而高速单体船的阻力计算采用了《高速方艉型功率预报方法——基于速度的再回归》一文中的回归公式。 接着，建立高速单体船操纵性优化的数学模型，主要通过直航稳定性和回转性这两个指标来表示，由于航向改变性和紧急制动不仅与船-桨特性相关，而且受主机特性和舵角变化的影响，需要较多试验资料和数据来表述，设计阶段预报和优化有一定难度，而且重要度比较低。 然后，从典型高速单体船在海浪中运动的特点出发，并借鉴现有船舶耐波性分析资料，本文将纵摇角和垂荡的有义值作为高速单体船耐波性的目标函数，并选择对应的回归公式。选取相应的权值，将上述三个性能方面目标函数线性加权，得到航行性能综合优化的目标函数。 随后，查阅相关图纸，根据高速单体船舯剖面结构优化的特点和复杂性，，基于舰船通用设计规范（GJB 4000-2000）提取约束条件并以舯剖面纵向构件的单位长度重量最轻为目标函数，建立了高速单体船结构力学特征优化的数学模型。 其次，选择相应的权值，将上述两种目标函数进行线性加权，得到航行性能和结构力学特征综合优化的数学模型。在选择算法方面，本文将遗传算法与混沌算法复合构造了一种遗传混沌算法，并利用C++语言对其编制了界面友好的VC++软件。同时对航行性能和结构力学特征优化数学模型分别进行优化计算，保存数据结果。 最后，简单构建了高速单体船的舱段模型，并利用ANSYS软件中的APDL语言对其进行参数化建模，然后根据优化出的数据代入模型计算、分析，从而对优化数据进行可靠性分析。本文对上述编制并试调好的程序进行封装，形成一套通用性较强的优化计算软件。 本课题编制的航行性能和结构力学特征综合优化计算程序使用方便，而且只要稍加修改也可以分别用于每个具体航行性能的优化设计、高速单体船舯横剖面结构方面的优化计算等研究；用APDL语言建立的高速单体船中部舱段模型，对基于有限元法的直接计算法来说也是有一定的参考意义。本文中的程序对于研究高速单体船的初步设计，具有较大的参考价值。 当然，由于论文研究时间和其他要素的限制，本文虽取得了阶段性的成果，也存在一些不够细致的地方，如：对高速单体船的内部结构进行一些简化，阻力计算回归公式精度不高等，这些都会影响优化计算的精度。论文最后章节的总结与展望指出了这些问题，为本课题今后的研究工作指明了方向。