型线设计是水下运载器总体设计的一项重要内容。良好的型线不仅可以改善水下运载器的水动力性能,而且可以降低能耗。传统上,水下运载器的型线设计主要采用单学科设计方法逐一进行设计,忽略了型线设计中各学科间的相互影响及耦合关系,设计过程耗时且不易获得型线设计的整体最优解。多学科设计优化方法可以有效地弥补传统的单学科设计方法的缺陷。本文应用系统工程理论,探讨和研究了多学科设计优化方法在水下运载器型线设计优化中的应用。本文的主要研究工作总结如下:首先,阐述了本课题研究的背景及意义。介绍了目前国内外对水下运载器型线设计的研究进展,结合水下运载器设计流程的特点,指出传统设计方法的局限性以及将多学科设计优化方法应用到水下运载器型线设计中的可行性和必要性。其次,介绍了广义协同优化方法的建模思想与步骤,该方法解决了标准协同优化方法因一致性约束所引起的计算困难。以齿轮减速器优化问题为测试算例,优化结果表明了广义协同优化方法的有效性和优越性。紧接着,应用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术模拟数值水池试验,对SUBOFF 5470主艇体及全附体模型进行了直航、斜航、回转工况的数值模拟。将数值计算结果与试验值对比,结果表明数值计算能满足工程预报精度要求,验证了本文所采用的计算域模型、网格划分方案及数值计算方法的有效性。然后,基于最优拉丁超立方试验方法和径向基函数构建近似模型,通过测试算例验证其拟合精度,并将近似模型嵌入到广义协同优化框架中。近似模型的引入,简化了设计系统的复杂程度,同时满足了设计精度的要求,有效减缓了水下运载器型线设计优化的效率与精度的矛盾。最后,以Isight软件为平台,搭建基于两个学科(快速性与操纵性)的广义协同优化框架。该平台集成了若干商业软件及用户自编程序。将SUBOFF 5470模型作为优化对象应用到该框架中进行型线的自动设计优化,给出了优化后的多个设计方案可行解以及最优艇型型线设计解。