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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1、基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化方法研究彭锟2015年1月中图分类号：U674.78UDC分类号：621基于代理模型的两栖车辆外形减阻优化方法研究作者姓名彭锟学院名称机械与车辆学院指导教师刘影副教授答辩委员会主席马朝臣教授申请学位工学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年01月SurrogatebasedoptimizationofresistancereductionoftheamphibiousvehicleCandidateName:KunPengSchoolorDepartment:Mecha

2、nicalEngineeringFacultyMentor:ProfessorLiuYingChair,ThesisCommittee:ProfessorChaochenMaDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:ThermalEnergyandDynamicsEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDataofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果

3、。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文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

4、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

5、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

6、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I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththefastdevelopmentofscienceandtechnologyappliedinthedefensesector,owningtheh

7、ighperformanceamphibiousvehiclehasimportantstrategicsignificanceforthecountrywithvastland,manycoastalcountries,andcomplexgeographicalenvironment.Inordertoimprovetheoperationalperformanceoftheamphibiousvehicle,sailingspeedmustbeincreased.Asoneofthemostimportantmeanstoincreas

8、esailingspeed,optimizationonshapeisofgreatvalue.Inthispaper,optimizationofresistan