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无人潜水器主体多学科多目标设计优化

更新时间:2019-12-30 20:49:05 大小:2M 上传用户:songhuahua查看TA发布的资源 标签:无人潜水器 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为提高无人潜水器的总体性能和设计效率,本文以一型无人潜水器的主体为研究对象,研究了主体结构的外形阻力、耐压壳体的分析方法,设计了参数化分析流程。针对结构分析和阻力分析软件进行了二次开发,实现了基于参数化的自动计算与分析,在此基础上选取主体结构外形阻力和耐压结构样本点进行了分析,进一步建立了基于近似模型的阻力和结构分析模型及无人潜水器主体多学科多目标优化设计模型。利用第二代非支配排序遗传算法进行了优化求解,选取了部分方案与初始方案进行了对比。结果表明:优化结果明显,为无人潜水器主体设计提供了依据。


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40  
4
Vol.40 №.4  
Apr.2019  
卷第  
2019  
4
Journal of Harbin Engineering University  
多目标计优化  
1
2
2
2
2
, , , ,  
嘉宁 竞争 杜旭  
( 1.  
哈尔滨工程大学 学院 黑龙江 哈尔滨  
150001; 2.  
150001)  
哈尔滨工程大学 工程学院 黑龙江 哈尔滨  
: , ,  
器的性能和计效本文器的为研究研究结构的  
,  
外形计了针对结构软件进行次开实现了  
, ,  
基于的自础上结构外形结构进行了  
基于模型和结构模型及模型 利用配排序遗  
: ,  
算法进行求解 进行了对果表明 果明设  
计提据  
:
;
;
;
;
;
;
关键词 外形模型 优求解  
DOI: 10. 11990/jheu.201803113  
: http: / /www.cnki.net/kcms/detail/23. 1390.u.20181026.1051.004.html  
网络出版地址  
: U622. 2  
: A  
: 1006-7043( 2019) 04-0858-07  
文章编号  
中图分类号  
文献标志码  
Multidisciplinary and multi-objective design optimization of main  
body of unmanned underwater vehicle  
1
2
2
2
2
LI Jianing LIU Feng YAO Jingzheng DU Shixin LIANG Xu  
( 1.College of Economics and ManagementHarbin Engineering UniversityHarbin 150001China; 2College of Shipbuilding Engi-  
neeringHarbin Engineering UniversityHarbin 150001China)  
Abstract: To improve the overall performance and design efficiency of an unmanned underwater vehiclethis study  
considered one part of the vehicle's main body as the research object in investigating the analysis method of form re-  
sistance and pressure hulland designing the parametric analysis process. Development of structural and resistance  
analysis software was conducted. Automatic computation and analysis based on parameterization was performedand  
on this basissample points of the shape resistance and pressure-resistant structure were analyzed. Furthermorea  
resistance and structural analysis model was constructed based on an approximate model. A multidisciplinary and  
multi-objective optimization model was established to optimize the second-generation non-dominated sorting genetic  
algorithmand some plans were selected for comparison with the initial plan. The optimization results were obvious,  
thereby providing the basis for the main body design of the unmanned underwater vehicle.  
Keywords: unmanned underwater vehicle; main body; parametric analysis; shape resistance; pressure hull; ap-  
proximate model; optimization solution  
, ,  
进行 缺乏有效的  
是人事海洋发的一  
、  
海洋安全计  
、 、 。  
期长 最优得等学科设  
1]  
。  
降低重量关注和重而  
领域用  
复杂系统过  
及的学科多 且进行大  
中集学科识 充了学科间的合  
模  
/ ,  
以有效的搜索基础 对复  
系统程 基于具有性的计  
,  
算机系统 进行有效的织 管并将学科之  
- -  
: 2018 03 30.  
- -  
: 2018 10 29.  
收稿日期  
网络出版日期  
: ( 51709063) ;  
基金项目 国家自然科学基金项目  
间的相作用所产效应进行有效利最  
( HEUCFP201603; HEUCFP201735; HEUCFM180106) .  
项目  
2]  
计对整体最优解  
: , ,  
作者简介 男 博士研究生  
;
, ,  
男 副研究员  
;
学科于复杂系统计的求  
, , ,  
男 副教授 博士  
:
通信作者 争  
E-mail: yaojingzheng@ hrbeu.educn.  
。  
领域进行用 在计  
4
, :  
学科化  
·859·  
领域其应学科很多应用 文献  
: G  
G
于平均速动  
w
中  
k
3 5]  
到  
; 6 7]  
设  
; Y  
Y
k
w
AUV  
为关于  
项  
+
STAR-CCM  
基于 的外形分析  
k
w
; 8 11;  
载人献  
1. 2  
12]  
+
STAR-CCM  
进行过设数  
用  
; 13]  
到微水  
。  
几何型的化 潜见  
行器以上研究对于体  
1。  
、 。  
技术进步等了重作用 确  
学科型是学科的关  
工作对于其性提升起着作  
, ,  
而 以上研究学科管  
,  
这种度小 度低  
1
器外形  
、  
技术的发展 引  
Fig.1 Exterior map of submersible  
,  
学科型的量与  
1
x 、  
主要半  
1
于  
x 、  
2
x
圆柱部长度  
3
x 。  
4
为对称  
学科模将解过复杂 这  
型 以中算一在水中运的  
, ,  
情况用近立  
15]  
型的断电为  
力  
和近型的型 可有效提  
, ,  
区域长方前后为  
20 m,  
计效率  
、 、  
均为  
5 m, ,  
均为模  
5]  
研究构设设  
用  
SST  
ρ 度  
i
0. 01,  
了基行器压  
10。  
2。  
图  
比  
, ,  
了近进一步于  
化模  
, ,  
进行取了其中的案进行对  
1
分析模型  
1. 1  
求解方法  
RANS  
的  
N-  
用  
S
方程中 以型的式将动量出  
2
算域格与界条件设置  
不可压程和  
RANS  
Fig.2 Calculation area network grid and boundary condi-  
tions  
:
方程  
( u ) / x  
i
=
0
( 1)  
i
400 m、  
度  
30 m/s  
深  
条件下航  
u ) / t  
i
j
u ( u / x )  
i
+
=
(
ρ  
ρ
j
6 873. 02 N,  
整体为  
13 746. 04 N。  
为  
u
i
p
4]  
对比相比误差为  
5. 2%,  
算结  
+
F
( 2)  
ρ
u' u '  
ρ
j
μ
i
i
(
)
x
x
j
x
i
j
具有性  
: u u  
i
m/s; p  
中  
为速度分值  
为压均  
j
1. 3  
外形力参分析流程  
N
N
) P I  
N
3
=
+
Pa; R  
(
kg /m ;  
度  
λ
Δλ  
i
i
0
+
STAR-CCM  
Java  
制的对  
用  
件  
NM  
M
M
N
N
2
N
m /s; v  
系数  
=
{ v ; c } { P ; R }  
i
K
i
i
i
+
STAR-CCM  
中  
Java  
件进行二译  
项  
置后开始参  
N
c ,  
于 的方程对其做  
i
、  
命令 便进行算  
假定 型  
SST k-w  
k、  
型  
( ) 、  
式定代的数  
14]  
w
:
方程为  
,  
言 主要包型  
( ku )  
ρ  
i
( k)  
ρ  
k
算时算结果输出等  
Java  
+
=
+
Y
G
( 3)  
Γ
k
k
k
(
Γ
ω
)
+
t
x
x
x
i
j
j
* .bat  
件准过  
处理接运行  
(
ρω  
u )  
i
(
ρω  
)
ω  
Java  
件 系统用  
cmdexe  
处理  
+
=
+
Y
ω
G
D
ω
ω
(
)
16]  
t
x
x
x
i
j
j
中的命令  
体  
( 4)  
3。  
形分图  

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