与船舶常规动力系统相比,核动力系统具有核燃料能量密度高、燃料反应无需氧气供给、推进功率大和稳定易控制等显著优点,使得船舶可以获得良好的续航力和可靠性,因此在船舶应用领域得到了密切关注和快速发展。其中,二回路系统实现了热能向机械能及电能的转换,不仅提供船舶前进的动力,也解决了电力等其他用能需求,是船舶核动力系统中的重要组成部分。如何对核动力系统进行有效设计,使得装置的重量和体积最小,系统的效率最大,成为研究的热点问题。本文对研究课题中的船舶核动力二回路热力系统进行了优化研究,在蒸汽发生器结构设计的基础上建立了数学模型,并对其他设备采用集总参数法进行建模;然后利用Matlab软件对各设备建立了 Simulink仿真模型,构建了完整的二回路热力系统仿真计算平台。通过采用惯性权重自适应调整策略,引入遗传算法中的交叉选择思想和约束违反程度概念,对粒子群优化算法进行了适当的改进,改善了算法的求解性能,弥补了无法求解约束问题的缺陷。在系统仿真平台上,利用改进的优化算法,完成了蒸汽发生器的结构优化和二回路系统的热力性能优化,确定了最佳参数组合以获得最小的重量体积和最大的热效率。经过优化后,蒸汽发生器的结构尺寸和二回路系统的经济性都得到了明显的改善:蒸汽发生器的重量最多能减小20.51%,体积最多能减小27.05%,双目标优化时,重量减小16.88%,体积减小24.68%;系统主机效率最多能提高4.512%,循环效率最多能提高1.469%,双目标优化时,主机效率提高4.432%,循环效率提高0.887%。对优化之后确定的设计参数的最佳取值组合进行验证,结果显示在合理范围之内,并满足各项约束限制。本文得到的研究结果对探究核动力二回路热力系统的最佳设计方案提供了理论支持,具有一定的参考价值。