专利名称：采用正交模拟退火对低阻低噪uuv线型优化的方法
技术领域：
本发明涉及一种水下航行器(UUV)的线型设计方法研究，尤其涉及采用正交模拟退火对低阻低噪UUV线型优化的方法。
背景技术：
UUV的线型设计是其总体设计的重要组成部分，线型对UUV的所受阻力、流噪声、航行速度、流体动力布局等具有很大的影响。噪声指标是水下航行器的一项重要性能参数，能够对其自导性和隐蔽性产生极大影响。传统的UUV线型设计主要是以阻力最小为设计优化原则，而很少考虑航行器的流噪声等方面，这样就导致了 UUV航行时其自噪声较大，进而影响航行器的探测识别等功能。 减阻和降噪是水下航行器在线型设计的两项基本要求，从能量的观点看，噪声降低，消耗的能量便减少，从而也减小了阻力。阻力的大小依赖于边界层的状态与发展；阻力减小，层流边界层段必须增长，从而转捩点位置后移；压力分布峰值过高，产生局部空化，阻力增大，而峰值过后逆压梯度很大，易于产生流动分离，促使边界层转捩，使阻力增大。实际上，阻力与噪声是两种力学现象，阻力最小，噪声不一定最低，把阻力和噪声作为两个目标进行优化，既增加了优化难度，也不易获得阻力与噪声同时都是最低的优化结果。从公开发表的国内外在水下航行器线型设计上往往都以其中一种作为优化目标，且大都以减阻作为优化目标。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种采用正交模拟退火对低阻低噪UUV线型优化的方法。一种采用正交模拟退火对低阻低噪UUV线型优化的方法，其特征在于步骤如下步骤I :建立低阻低噪UUV线型多目标优化设计模型
权利要求
1.一种采用正交模拟退火对低阻低噪UUV线型优化的方法，其特征在于步骤如下 步骤I:建立低阻低噪UUV线型多目标优化设计模型min{Cx,X 二，|Cpl|,X;i2，|Cp2|} = f(S) 其中，S为参数向量，Cx为航行器阻力系数，Xfflinl为头部的转捩点位置，Cpl为头部最大减压系数，Xfflin2为尾部的转捩点位置，Cp2为尾部最大减压系数；所述参数向量S包括头部段长度S1、头部段丰满度S2、圆柱中段长度S3、尾部曲线段长度S4、尾锥段长度S5、尾部曲线段和尾锥段丰满度S6、尾端面直径S7和尾锥半角S8 ;所述Cx，Cpl, Cp2, xminl, Xmin2的数值是根据该低阻低噪UUV的特点，利用流体动力仿真软件，结合流体力学、动力学、材料力学和结构力学等理论建立UUV流体动力仿真分析模型，求出参变量S所对应的Cx，Cpl, Cp2, Xminl, Xmin2的值； 步骤2 :设定初始温度T，温度的衰减系数dT，外形设计参数初始状态S，以及在每一个温度下需要的迭代次数N ;所述初温T=-A_/lni^，其中Amax为步骤I中多目标优化设计模型中f (S)的最大取值与最小取值之差；p,为初始接受概率，取值为0. I ； 步骤3 :对k=l, ......, L做第4)至第7)步； 步骤4 :确定一个步长q，对多目标优化设计模型的当前解S，在其邻域[S_q，S+q]中根据正交原理随机选择一个新解S’ ； 步骤5 :计算目标函数的增量A f = f(S’)— f (S),其中f⑶为目标函数； 步骤6 :根据Metropolis接受准则判断是否用新解替换当前解； 步骤7 :如果满足终止条件则输出当前解作为最优解，若不满足终止条件则执行步骤8 ； 步骤8 :温度降为T=T-dT，然后从步骤3开始重复。
全文摘要
本发明涉及一种采用正交模拟退火对低阻低噪UUV线型优化的方法，其特征在于针对低阻低噪UUV线型，研究了头部曲线段、平行中段、尾部曲线段和尾锥段四个部分对UUV外围流场的影响因素，将线型设计涉及的8个主要参数与流场分析有机结合，利用正交模拟退火的多目标协同设计优化方法对UUV进行了优化设计，显著提高了UUV的线型设计性能。
文档编号G06F17/50GK102682167SQ20121014615
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年4月6日
发明者姜军, 季小尹, 宋保维, 曹永辉, 杜晓旭, 毛昭勇, 潘光, 王鹏, 胡欲立 申请人:西北工业大学