基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化方法研究

发布时间：2017-10-08 07:05

  本文关键词：基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化方法研究

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【摘要】：随着科学技术在国防领域中不断发展，拥有高性能的两栖车辆对于类似我国这样的国土辽阔、邻国众多、地域环境复杂的沿海国家具有重要的战略意义。为提高两栖车辆快速性、灵活性等作战性能，那么必须提高两栖车辆的水上航速。外形减阻作为提速的关键手段之一，对两栖车辆结构进行优化具有重要应用价值。本文主要结合CFD技术与基于代理模型的优化方法针对两栖车辆外形减阻优化进行了研究，主要研究内容及成果如下： 建立了一套更加完善的两栖车辆数值计算方法。在传统的计算方法基础上，，改进了非结构化网格的划分方法；改进了两栖车辆航行姿态的调整方法；提出了在数值计算中的航行姿态调整策略。将数值计算结果与试验结果相对比，吻合度较高，验证了数值方法的正确、可靠性。 建立了一套基于代理模型的两栖车辆优化方法。制定了优化方法步骤，详细地解释了所有步骤中的内容，并给出了优化方法中所需要的MATLAB程序。根据优化方法及其程序的特殊性，将优化方法分为了六种类型，然后针对常见的两栖车辆优化问题进行了归类。 采用优化方法得到了车体最优航行倾角。并以车体最佳航行倾角的外形减阻优化为例阐述了单自变量单目标变量型问题的应用。固定航速下车体具有最佳航行倾角，当航行倾角小于最佳航行倾角时，航行阻力随倾角减小而急剧增加；当航行倾角大于最佳航行倾角时，航行阻力随倾角增加而缓慢增加。 采用优化方法得到了车体最优长宽比。并以车体长宽比外形减阻优化为例阐述了单自变量多目标变量型问题的应用。航行阻力随着车体长宽比增加而减小，但减小航行阻力必须以牺牲车体的稳定性为代价，因此车体长宽比具有最优解。 采用优化方法得到了尾翼板相对于车体角度、防浪板相对于车体角度、车体重心位置三个因素的最优配合值。并以多外形参数外形减阻优化为例阐述了带“坏点”的多自变量多目标变量问题的应用。不同航速下航行阻力对三个因素的敏感性不同；每个速度对应的三个因素的最优解不同，因此多速度下最优配合值是以牺牲每个速度的航行阻力为代价而得到。
【关键词】：两栖车辆 代理模型 外形优化 减阻机理
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.78;U469.693
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-33
• 1.1 两栖车辆研究背景及意义10-11
• 1.2 两栖车辆与优化设计方法研究现状11-32
• 1.2.1 两栖车辆研究现状11-19
• 1.2.2 优化设计方法研究现状19-32
• 1.3 本课题主要工作32-33
• 第2章 基于代理模型的两栖车辆数值优化方法33-54
• 2.1 两栖车辆数值计算方法33-45
• 2.1.1 湍流模型33-34
• 2.1.2 多相流模型34-36
• 2.1.3 网格划分及评价36-41
• 2.1.4 边界条件设置及航行姿态调整41-43
• 2.1.5 数值计算方法的验证43-45
• 2.2 基于代理模型的两栖车辆数值优化方法45-53
• 2.2.1 优化方法步骤45-52
• 2.2.2 优化方法类型52-53
• 2.4 本章小结53-54
• 第3章 基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化54-81
• 3.1 车体航行倾角外形减阻优化54-59
• 3.1.1 问题的建立54
• 3.1.2 优化方法及结果54-56
• 3.1.3 减阻机理分析56-59
• 3.2 车体长宽比外形减阻优化59-65
• 3.2.1 问题的建立59-60
• 3.2.2 优化方法及结果60-63
• 3.2.3 减阻机理分析63-65
• 3.3 多外形参数外形减阻优化65-78
• 3.3.1 问题的建立65-66
• 3.3.2 优化方法及结果66-73
• 3.3.3 减阻机理分析73-78
• 3.4 本章小结78-81
• 第4章 结论与展望81-83
• 4.1 主要结论81-82
• 4.2 工作展望82-83
• 参考文献83-88
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单88-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：992624