基于CFD方法螺旋桨多目标优化研究

摘要

船舶技术的发展，使得船舶逐步走向高速化、大型化，这也对船舶螺旋桨提出了更高的设计要求。仅考虑单一性能势必无法满足当前的设计要求，所以在螺旋桨设计时，需要同时考虑多方面的性能。计算机技术的发展使得运用粘性CFD方法替代传统的势流方法对螺旋桨性能进行高精度预报成为可能。本文基于粘性CFD方法，充分考虑多个设计变量，运用优化算法及相关技术，实现对翼剖面及螺旋桨的多设计目标的优化设计方法研究。
　　本文的研究工作可概括为如下几个方面：
　　1）通过分析总结常见翼剖面形状特点，提出一套基于特征参数描述法的翼剖面参数化表达方法，并利用FriendShip软件自编Feature实现翼剖面及螺旋桨的参数化表达。
　　2）分别对翼剖面及螺旋桨使用CFD方法进行数值模拟，并验证数值预报精度，总结出适用于优化工作的翼剖面及螺旋桨的CFD计算方法，提出翼剖面及螺旋桨的多目标优化指标。
　　3）概述本文使用的优化算法及近似方法的设计流程及基本原理。
　　4）搭建CAD/CFD优化平台，以NACA0012翼剖面为优化对象，考虑多个特征参数，实现翼剖面在升力性能及抗空泡性能上的多目标优化。并对特征参数进行基于方差的灵敏度分析，得到特征参数对螺旋桨性能的灵敏度。
　　5）以DTMB4119桨为优化对象，考虑螺旋桨主要参数，实现DTMB4119桨单目标优化。利用特征参数在翼剖面上灵敏度分析结果，同时考虑螺旋桨主要参数及翼剖面部分特征参数，运用近似技术及优化算法，完成DTMB4382桨的多目标优化。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外翼剖面设计研究

1.3 国内外螺旋桨设计及优化研究

1.4 本文工作介绍

第2章 翼剖面及螺旋桨参数化模型表达

2.1 翼剖面参数化模型建立

2.2 螺旋桨参数化模型建立

第3章 翼剖面及螺旋桨性能预报方法

3.1 性能预报方法

3.2 翼剖面性能预报

3.3 螺旋桨性能预报

第4章 优化算法及近似技术应用

4.1 优化算法及选取

4.2 近似技术应用

第5章 多目标翼剖面优化设计研究

5.1 基于遗传算法的翼剖面多目标优化

5.2 翼剖面参数灵敏度分析

第6章 多目标螺旋桨优化设计研究

6.1 螺旋桨单目标优化设计

6.2 螺旋桨多目标优化设计

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 展望

致谢

参考文献