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水下无人艇结构力学特性和性能综合优化初步研究
| 论文题名： | 水下无人艇结构力学特性和性能综合优化初步研究 |
| 关键词： | 水下无人艇;结构力学特性;综合优化设计;数学模型;并行遗传混沌方法 |
| 摘要： | 水下无人艇的总体优化设计一般包括耐压壳和轻外壳的强度、稳定性,艇体的快速性、操纵性,能源系统,低噪声等诸多内容,其复杂程度显而易见。在实际工程中,水下无人艇的优化设计问题往往是按照顺序方式处理的,并未充分考虑各个学科之间的相互联系,所以传统的水下无人艇优化设计得到的往往是局部最优解,并非全局最优解。目前,各国已针对水下无人艇的低阻、降噪、艇型、结构等方面进行了单性能、单目标的优化研究,并取得可靠的优化结果。但是,针对水下无人艇结构力学特性和性能综合优化设计这类复杂问题,尚没有可靠稳定的解决办法。因此,对水下无人艇各项性能进行综合优化是其设计工作中的一项重要内容。 首先,本文根据所优化水下无人艇的特点,选择43个设计变量,并根据潜艇通用设计规范等构建了其综合优化的约束条件,在综合考虑艇体耐压壳和轻外壳的结构特性、流体性能、能源系统等方面后,建立了水下无人艇结构力学特性和性能的综合优化数学模型。 其次,本文借助遗传算法、混沌算法和并行思想,构造了一种并行遗传混沌优化方法,并将该方法与数学模型相结合,通过VC++语言,编制了水下无人艇结构力学特性和性能的综合优化程序。大量的计算数据表明:该优化程序的运行是准确、高效、可靠的。 同时,本文通过Fluent软件,计算一定尺度范围内的水下无人艇阻力;本文借助MSC.Patran软件,计算并分析了简单环肋圆柱形耐压壳的结构特性,并将计算结果用于其综合优化数学模型的建立和优化结果的分析中。 最后,本文从耐压壳和轻外壳的综合优化、流体性能和能源系统的综合优化、结构力学特性和性能的综合优化等多方面进行了优化求解,并对结果进行了相应分析。大量综合优化计算的结果表明:该综合优化分析方法能有效地解决多目标、多约束和多变量的工程优化设计问题,且运行稳定可靠,为水下无人艇综合优化系统的建立奠定了良好的基础。 |
| 作者： | 陈鹏 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 杨松林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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