專利名稱：采用正交模擬退火對低阻低噪uuv線型優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下航行器(UUV)的線型設計方法研究，尤其涉及采用正交模擬退火對低阻低噪UUV線型優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
UUV的線型設計是其總體設計的重要組成部分，線型對UUV的所受阻力、流噪聲、航行速度、流體動力布局等具有很大的影響。噪聲指標是水下航行器的一項重要性能參數(shù)，能夠?qū)ζ渥詫院碗[蔽性產(chǎn)生極大影響。傳統(tǒng)的UUV線型設計主要是以阻力最小為設計優(yōu)化原則，而很少考慮航行器的流噪聲等方面，這樣就導致了 UUV航行時其自噪聲較大，進而影響航行器的探測識別等功能。 減阻和降噪是水下航行器在線型設計的兩項基本要求，從能量的觀點看，噪聲降低，消耗的能量便減少，從而也減小了阻力。阻力的大小依賴于邊界層的狀態(tài)與發(fā)展；阻力減小，層流邊界層段必須增長，從而轉(zhuǎn)捩點位置后移；壓力分布峰值過高，產(chǎn)生局部空化，阻力增大，而峰值過后逆壓梯度很大，易于產(chǎn)生流動分離，促使邊界層轉(zhuǎn)捩，使阻力增大。實際上，阻力與噪聲是兩種力學現(xiàn)象，阻力最小，噪聲不一定最低，把阻力和噪聲作為兩個目標進行優(yōu)化，既增加了優(yōu)化難度，也不易獲得阻力與噪聲同時都是最低的優(yōu)化結(jié)果。從公開發(fā)表的國內(nèi)外在水下航行器線型設計上往往都以其中一種作為優(yōu)化目標，且大都以減阻作為優(yōu)化目標。
發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種采用正交模擬退火對低阻低噪UUV線型優(yōu)化的方法。一種采用正交模擬退火對低阻低噪UUV線型優(yōu)化的方法，其特征在于步驟如下步驟I :建立低阻低噪UUV線型多目標優(yōu)化設計模型
權(quán)利要求
1.一種采用正交模擬退火對低阻低噪UUV線型優(yōu)化的方法，其特征在于步驟如下 步驟I:建立低阻低噪UUV線型多目標優(yōu)化設計模型min{Cx,X 二，|Cpl|,X;i2，|Cp2|} = f(S) 其中，S為參數(shù)向量，Cx為航行器阻力系數(shù)，Xfflinl為頭部的轉(zhuǎn)捩點位置，Cpl為頭部最大減壓系數(shù)，Xfflin2為尾部的轉(zhuǎn)捩點位置，Cp2為尾部最大減壓系數(shù)；所述參數(shù)向量S包括頭部段長度S1、頭部段豐滿度S2、圓柱中段長度S3、尾部曲線段長度S4、尾錐段長度S5、尾部曲線段和尾錐段豐滿度S6、尾端面直徑S7和尾錐半角S8 ;所述Cx，Cpl, Cp2, xminl, Xmin2的數(shù)值是根據(jù)該低阻低噪UUV的特點，利用流體動力仿真軟件，結(jié)合流體力學、動力學、材料力學和結(jié)構(gòu)力學等理論建立UUV流體動力仿真分析模型，求出參變量S所對應的Cx，Cpl, Cp2, Xminl, Xmin2的值； 步驟2 :設定初始溫度T，溫度的衰減系數(shù)dT，外形設計參數(shù)初始狀態(tài)S，以及在每一個溫度下需要的迭代次數(shù)N ;所述初溫T=-A_/lni^，其中Amax為步驟I中多目標優(yōu)化設計模型中f (S)的最大取值與最小取值之差；p,為初始接受概率，取值為0. I ； 步驟3 :對k=l, ......, L做第4)至第7)步； 步驟4 :確定一個步長q，對多目標優(yōu)化設計模型的當前解S，在其鄰域[S_q，S+q]中根據(jù)正交原理隨機選擇一個新解S’ ； 步驟5 :計算目標函數(shù)的增量A f = f(S’)— f (S),其中f⑶為目標函數(shù)； 步驟6 :根據(jù)Metropolis接受準則判斷是否用新解替換當前解； 步驟7 :如果滿足終止條件則輸出當前解作為最優(yōu)解，若不滿足終止條件則執(zhí)行步驟8 ； 步驟8 :溫度降為T=T-dT，然后從步驟3開始重復。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用正交模擬退火對低阻低噪UUV線型優(yōu)化的方法，其特征在于針對低阻低噪UUV線型，研究了頭部曲線段、平行中段、尾部曲線段和尾錐段四個部分對UUV外圍流場的影響因素，將線型設計涉及的8個主要參數(shù)與流場分析有機結(jié)合，利用正交模擬退火的多目標協(xié)同設計優(yōu)化方法對UUV進行了優(yōu)化設計，顯著提高了UUV的線型設計性能。
文檔編號G06F17/50GK102682167SQ20121014615
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者姜軍, 季小尹, 宋保維, 曹永輝, 杜曉旭, 毛昭勇, 潘光, 王鵬, 胡欲立 申請人:西北工業(yè)大學