清华大学学报(自然科学版)

作者：郝宇星, 吴宏宇, 张玉玲, 吴青建, 谭莉杰, 阎绍泽

单位：1. 清华大学 机械工程系, 高端装备界面科学与技术全国重点实验室, 北京 100084;<br>2. 中国地质大学北京 工程技术学院, 北京 100083

关键词：水下滑翔机,翼面沟槽,计算流体力学,动力学分析,多目标优化

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目(52305263,52305264);国家自然科学基金面上项目(12172188);北京市自然科学基金面上项目(3242007);中国博士后科学基金面上项目(2023M731946,2022M721822);清华大学水木学者计划(2022SM018)

优化水下航行器表面微观形貌已成为提升其水动力性能的重要手段之一,该文开展了水下滑翔机翼面沟槽参数的多目标设计优化,以提升水下滑翔机综合性能。首先基于计算流体力学(CFD)方法与多项式拟合,建立了含翼面沟槽参数的水下滑翔机水动力方程。接着将水动力方程代入整机动力学模型,实现了水下滑翔机航速、静稳定性和能耗的定量评估。然后基于动力学仿真结果与多项式拟合,建立了水下滑翔机性能评估模型的代理模型,并结合第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)实现了翼面沟槽参数的高效多目标优化计算,数值算例表明,优化结果显著提升了水下滑翔机的综合性能。最后采用3D打印技术试制了机翼样机,证明了设计方法的工程可行性。

来源：2024年第12期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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