摘要：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。

摘要：水下滑翔机依靠净浮力和姿态调节即可实现空间运动,是一种新兴的海洋探测机器人。该文面向水下定点探测任务,开展滑翔机控制参数优化方法的研究。首先,以典型水下滑翔机为研究对象,建立了整机动力学模型,同时建立了滑翔机下潜运动的能耗模型。在此基础上,利用动力学仿真获取样本点,采用四阶多项式建立了以控制参数为输入,以滑翔机到达目标深度的能耗、运动时间和水平位移为输出的代理模型。之后,将控制参数作为优化设计变量,以最小化能耗和运动时间为优化目标,利用水平位移构造约束条件,建立优化数学模型。采用代理模型参与优化迭代计算,确保优化计算效率。最后,利用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)求解上述优化问题,得到控制参数的Pareto最优解集。数值算例证明了所提出方法的正确性,可用于指导实际探测任务的控制参数配置。

摘要：农田暗管排水工程是近滨海地区盐碱地防御涝渍害、降低土壤盐分和促进作物生长的重要措施。本文应用DRAINMOD模型对河北沧州近滨海暗管排水排盐试验区(暗管埋深1.2 m,间距30 m),2011年6—9月的地下水埋深进行了模拟,并对不同控制性排水方案(无强制排水,地下水埋深控制在50 cm、80 cm和100 cm)下地下水埋深的变化进行了预测。模型所需参数(气象数据、作物数据、土壤参数和排水数据)由室内试验、田间试验和实地观测得到。研究结果表明:DRAINMOD在该地区的模拟值与观测值拟合较好,效率系数为0.67,相对误差系数为6.15%,反映出模型良好的模拟性能;农田暗管排水系统能明显降低涝渍害的发生,即使发生强降水,也能在2 d内将地下水埋深控制在60 cm以下,而若无强制排水地下水埋深需在15 d后降至60 cm;对不同排水方案模拟效果的比较表明,试验区在夏季控制性排水中,将地下水埋深控制在80 cm左右较为合适。综上,DRAINMOD模型可以很好地应用于地下水埋深变化的预测中。因此,在未来的研究中,近滨海盐碱区可以通过DRAINMOD模型模拟地下水埋深变化,从而为农田排水系统的设计提供理论依据,为暗管排水管理制度的建立提供科学的选择方法。

摘要：提出一种气动载荷下航空发动机的传感器测点选择方法。基于航空发动机相似设计的单转子试验器有限元模型,建立气动载荷表征模型。提出响应计算方法,根据整机机匣表面响应来计算关于气动载荷的灵敏度。基于灵敏度分析结果,采用有效独立法,分析机匣表面测点的独立性。结合灵敏度与独立性,选择传感器布置最佳测点,并与对照组进行了响应对比。研究结果表明:最佳测点的响应比对照组至少高8倍,验证了该方法的有效性。