摘要：在复杂工程系统的概念设计优化中,高精度数值分析方法得到广泛应用,将高精度数值分析与优化方法有机结合,对设计空间展开全面搜索与寻优,已经成为现代设计优化方法的重要发展方向。以水下滑翔机的概念设计为研究对象,引入模型,控制高精度分析试验的数量,有效地化解精度与效率之间的矛盾。将参数化几何建模、网格划分以及流体数值模拟分析集成为自动分析流程,并以此为基础采用试验设计理论,构建模型,解决水下滑翔机机翼的多目标设计优化问题。给出基于模型的设计优化过程,并系统地比较几种试验设计方法的适应性,重点讨论多项式响应面和径向基函数模型,所得模型相对误差小于2%。采用梯度寻优方法与遗传算法在给定设计空间内进行全面搜索,获得机翼的最佳平面构形,水下滑翔机的升阻比提高6.76%,俯仰力矩的绝对值由0.2760N·m降低为0.0015N·m,提高水下滑翔机的运动性能。

关键词：水下滑翔机 试验设计 设计优化 

单位：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 沈阳110016 中国科学院研究生院 北京100049