兩種不同優(yōu)化算法在螺旋槳設(shè)計中的應(yīng)用和比較.pdf

1、螺旋槳的理論設(shè)計方法已經(jīng)發(fā)展比較完善，然而在很多情況下設(shè)計完成的螺旋槳的水動力性能并不能滿足人們的需求，這就要求對螺旋槳進行進一步優(yōu)化設(shè)計。本文在這樣的一個背景下提出螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計問題。螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計問題主要包括兩個優(yōu)化目標(biāo)，推進效率和空泡性能。本文主要的優(yōu)化目標(biāo)是提高螺旋槳的推進效率。本文采取了智能優(yōu)化算法與螺旋槳設(shè)計理論相結(jié)合的方法對槳進行優(yōu)化設(shè)計，對螺旋槳的面元法理論設(shè)計進行了一定程度的探索。
　　 首先，本文參考很多

2、同類優(yōu)化算法后，選用了比較有代表性的兩種，選定遺傳算法和模擬退火算法作為本文的優(yōu)化算法。對兩種算法的搜索能力及收斂能力進行了算例的驗證，證明了兩種算法都有收斂于最優(yōu)解的能力及了解了各個算法參數(shù)對于算法的影響關(guān)系，為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。
　　 接著，將面元法應(yīng)用到有升力體的模型求解中，進一步論述了三維翼型繞流問題的求解，并且詳細論述了結(jié)合面元法的翼型理論設(shè)計。分別給出了在給定壓力分布下的設(shè)計過程及給定升力系數(shù)和壓力分布形式條件下的設(shè)

3、計過程。
　　 然后，將遺傳算法和模擬退火算法兩種智能優(yōu)化搜索算法引入到翼型的面元法理論設(shè)計中。對多個翼型，及某螺旋槳的槳葉剖面進行了以提高升阻比為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計。證明了遺傳算法及模擬退火算法在翼型剖面優(yōu)化設(shè)計中的合理性和可行性。對兩種優(yōu)化算法的優(yōu)化效果在不同算例中進行了對比，同時，對比了兩種算法的優(yōu)化效率，此外，還對優(yōu)化過程的可視化程度進行了對比，用以衡量何種優(yōu)化算法更適合應(yīng)用于水翼剖面優(yōu)化設(shè)計中。討論了優(yōu)化過程中各個要素

4、設(shè)定不同對優(yōu)化結(jié)果的影響，獲得了一些通用的規(guī)律。
　　 最后，將結(jié)合優(yōu)化算法的翼型剖面優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果引入到螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計問題中，對螺旋槳進行了以提高其推進效率為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計，采用了4119螺旋槳作為優(yōu)化的原型槳，通過優(yōu)化成功提高了其推進效率，證明了遺傳算法及模擬退火算法在螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用的合理性及可行性：對4119螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計中，以進速系數(shù)0.5的狀態(tài)為例，通過結(jié)合模擬退火算法優(yōu)化，約提高螺旋槳推進效率4.33