本文關(guān)鍵詞：扁平無人深潛器操縱性和快速性及能源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

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【摘要】：無人深潛器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含了多個(gè)學(xué)科,其設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是按照概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等步驟分階段進(jìn)行的,設(shè)計(jì)過程中需要反復(fù)調(diào)整和修改,設(shè)計(jì)效率低,成本高,而且由于沒有考慮到不同學(xué)科之間的耦合關(guān)系,設(shè)計(jì)出來的深潛器的整體性能未必最優(yōu)。本文通過將多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)方法引入深潛器設(shè)計(jì)中,以某一扁平大型無人深潛器為設(shè)計(jì)目標(biāo),將設(shè)計(jì)系統(tǒng)分解成快速性、操縱性和能源系統(tǒng)三大學(xué)科,綜合考慮了各學(xué)科間的耦合效應(yīng),進(jìn)行了深潛器多學(xué)科綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究。論文的研究工作總結(jié)如下:1.對(duì)扁平大型無人深潛器主艇體進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),通過基于CFD的阻力計(jì)算分析發(fā)現(xiàn),初步設(shè)計(jì)的艇型的阻力性能并非最優(yōu),有待進(jìn)一步優(yōu)化。2.進(jìn)行阻力優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì):基于響應(yīng)面方法,采用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,建立了81個(gè)艇體幾何模型,共405個(gè)試驗(yàn)點(diǎn);用Fluent 14.5軟件進(jìn)行CFD數(shù)值模擬得到對(duì)應(yīng)的艇體總阻力;采用無量綱分析方法,擬合得到艇體總阻力系數(shù)的響應(yīng)面方程,并對(duì)響應(yīng)面的精度進(jìn)行分析,再根據(jù)航速和艇體表面積計(jì)算出艇體總阻力。接著進(jìn)行了推進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最后綜合考慮深潛器的阻力與推進(jìn)性能,建立了深潛器快速性系統(tǒng)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。3.選取了垂直面和水平面運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)共8個(gè)作為操縱性指標(biāo),并進(jìn)行極端假設(shè)和邊緣試算,確定了相應(yīng)的隸屬度函數(shù);通過模糊評(píng)判的專家咨詢法確立了各項(xiàng)性能指標(biāo)的權(quán)重;構(gòu)建了較為完備的深潛器操縱性系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。4.能源系統(tǒng)耗電包括設(shè)備電和動(dòng)力電,電池箱需要滿足深潛器系統(tǒng)的電壓需求,也要滿足深潛器能源需求和能源艙的幾何約束,選取設(shè)備電和動(dòng)力電的電路效率、能源儲(chǔ)備系數(shù)和能源艙的能重比為能源系統(tǒng)優(yōu)化指標(biāo),建立了深潛器綜合優(yōu)化系統(tǒng)。5.介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念;同時(shí)詳細(xì)介紹了比較常用的優(yōu)化方法:遺傳算法、混沌算法、并行方法和分層方法。6.基于深潛器的3個(gè)性能系統(tǒng)建立了扁平大型無人深潛器的綜合優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,開發(fā)了深潛器性能綜合優(yōu)化軟件。利用該優(yōu)化軟件對(duì)扁平大型無人深潛器進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)變量的敏感度分析,以及不同目標(biāo)函數(shù)、不同優(yōu)化方法、不同目標(biāo)權(quán)重的對(duì)比分析。得出一套最優(yōu)的扁平大型無人深潛器綜合優(yōu)化方案,并得到最終優(yōu)化結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：扁平大型無人深潛器 快速性 操縱性 能源系統(tǒng) 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U674.941
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-21
• 1.1 研究背景與意義15-16
• 1.2 無人智能深潛器發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.3 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.4 深潛器多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀19
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 扁平大型無人深潛器方案設(shè)計(jì)21-33
• 2.1 無人深潛器外形分析21-23
• 2.2 扁平大型無人深潛器主艇體初步設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 扁平大型無人深潛器主艇體參數(shù)設(shè)置24-25
• 2.4 扁平大型無人深潛器裸艇體阻力分析25-31
• 2.4.1 深潛器阻力分類25-27
• 2.4.2 基于CFD的深潛器裸艇體阻力計(jì)算與分析27-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 深潛器快速性系統(tǒng)優(yōu)化模型設(shè)計(jì)33-47
• 3.1 艇體表面積和體積估算33-35
• 3.2 基于響應(yīng)面方法深潛器阻力優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-42
• 3.2.1 響應(yīng)面多元擬合原理35-37
• 3.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理37-38
• 3.2.3 深潛器阻力響應(yīng)面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案38
• 3.2.4 深潛器阻力優(yōu)化系統(tǒng)38-40
• 3.2.5 深潛器阻力響應(yīng)面精度分析40-42
• 3.3 深潛器艇型系數(shù)計(jì)算42-43
• 3.4 深潛器推進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-44
• 3.5 深潛器快速性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型44-46
• 3.5.1 設(shè)計(jì)變量44
• 3.5.2 目標(biāo)函數(shù)44-45
• 3.5.3 約束條件45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 深潛器操縱性系統(tǒng)優(yōu)化模型設(shè)計(jì)47-61
• 4.1 深潛器水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)47-53
• 4.1.1 深潛器運(yùn)動(dòng)參數(shù)47-48
• 4.1.2 深潛器水動(dòng)力分類48-50
• 4.1.3 水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的估算50-53
• 4.2 深潛器操縱性能指標(biāo)53-55
• 4.2.1 垂直面運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)53-54
• 4.2.2 水平面運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)54-55
• 4.3 深潛器操縱性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型55-60
• 4.3.1 深潛器操縱性指標(biāo)的隸屬度函數(shù)55-58
• 4.3.2 深潛器操縱性能指標(biāo)權(quán)重58-59
• 4.3.3 深潛器操縱性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 深潛器能源系統(tǒng)優(yōu)化模型設(shè)計(jì)61-70
• 5.1 電池選擇與電路效率61-63
• 5.1.1 電池選擇61-62
• 5.1.2 電池效率62-63
• 5.2 能耗估算與能源儲(chǔ)備系數(shù)63-65
• 5.2.1 能耗估算63-64
• 5.2.2 儲(chǔ)備能源系數(shù)64-65
• 5.3 能源艙的幾何約束65-66
• 5.4 深潛器能源系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型66-69
• 5.4.1 設(shè)計(jì)變量66-67
• 5.4.2 目標(biāo)函數(shù)67-68
• 5.4.3 約束條件68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第6章 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法原理70-75
• 6.1 優(yōu)化概述70-71
• 6.2 優(yōu)化方法71-74
• 6.2.1 遺傳算法71-72
• 6.2.2 混沌算法72
• 6.2.3 并行方法72-73
• 6.2.4 分層方法73-74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 第7章 扁平大型無人深潛器綜合優(yōu)化分析75-93
• 7.1 扁平大型無人深潛器綜合優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型75-78
• 7.1.1 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)變量75
• 7.1.2 優(yōu)化系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)75-76
• 7.1.3 優(yōu)化系統(tǒng)約束條件76-78
• 7.2 深潛器綜合優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用78-81
• 7.3 重點(diǎn)變量敏感度分析81-83
• 7.4 扁平大型無人深潛器綜合優(yōu)化分析83-88
• 7.4.1 不同目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化分析83-85
• 7.4.2 不同優(yōu)化方法優(yōu)化分析85-86
• 7.4.3 不同目標(biāo)權(quán)重優(yōu)化分析86-88
• 7.5 扁平大型無人深潛器綜合優(yōu)化計(jì)算結(jié)果88-90
• 7.6 本章小結(jié)90-93
• 結(jié)論與展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他研究成果99-101
• 致謝101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 谷良賢,龔春林;多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法比較[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2005年01期

2 王健,王建華;標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的研究進(jìn)展[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2000年03期

3 趙敏;操安喜;崔維成;;多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的比較[J];中國(guó)造船;2008年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 于憲釗;蘇玉民;王兆立;楊亮;;微小型水下機(jī)器人阻力性能的數(shù)值模擬[A];2008年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)船舶學(xué)術(shù)界進(jìn)入ITTC30周年紀(jì)念會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 俞強(qiáng);深海無人智能潛水器力學(xué)性能和能源系統(tǒng)綜合優(yōu)化方法研究[D];江蘇科技大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1101218