基于CFD近似模型的水下航行器節(jié)能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷進步，路上資源的日益枯竭，儲量巨大且豐富的海洋資源越來越受到人們的重視。自治水下航行器，又稱自治水下機器人(AUV，Autonomous Underwater Vehicle)作為海洋資源探測的重要工具擁有無可替代的作用。由于AUV在水下作業(yè)時不能與母船有任何方式的連接，所以要在有限的空間內(nèi)攜帶盡可能多的能源并執(zhí)行盡可能長的探測工作?，F(xiàn)代探測任務需要更遠的搜尋距離和更長的探測時間，這就要求AUV具備更加優(yōu)秀的節(jié)能性。在

2、AUV的節(jié)能優(yōu)化設計中，首要影響因素是艇體的阻力性能。因此，進行主艇體的阻力優(yōu)化設計是最直接有效的節(jié)能優(yōu)化方法。也就是說，AUV的阻力節(jié)能優(yōu)化設計有較高的理論價值和實際意義。
　　水下航行器節(jié)能優(yōu)化方面的研究離不開計算流體動力學(CFD，ComputationFluid Dynamic)和智能優(yōu)化算法的支持。然而CFD計算阻力同樣需要耗費一定的時間，智能優(yōu)化算法則需要在所選空間內(nèi)進行大量的搜索迭代來尋求最優(yōu)解，因此需要引入計算耗時

3、更短的近似模型來代替CFD，最后通過近似模型組建優(yōu)化平臺得到最優(yōu)節(jié)能艇型。
　　首先，比較了經(jīng)驗公式、CFD計算和模型試驗三種阻力方法的優(yōu)勢和不足。通過對比二維非結構網(wǎng)格和三維結構化網(wǎng)格計算回轉體阻力，驗證二維非結構網(wǎng)格方法的正確性。再對比兩組經(jīng)驗公式、CFD計算和模型試驗的阻力結果，驗證CFD算法的準確性。
　　其次，研究試驗設計和三種近似模型的理論和方法，并組建集成艇型生成、網(wǎng)格劃分和CFD阻力計算為一體的自動化近似模型

4、生成平臺。對比RSM模型、RBF模型和Kriging模型三種近似模型，分析主要參數(shù)響應規(guī)律和誤差結果。建立四組航速下的四階RSM模型，對所有模型進行加權擬合，得到多航速下的擬合模型，擬合模型可適用于多航速的直航阻力優(yōu)化。
　　最后，搭建近似模型智能優(yōu)化平臺，采用三種智能優(yōu)化算法進行阻力最小和排水量最大的節(jié)能優(yōu)化。比較MIGA算法、ASA算法和MOPSO算法三種智能優(yōu)化算法，評價優(yōu)化結果的好壞及原因。采用MIGA算法進行定排水量、定