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基于遗传算法的螺旋桨性能优化研究

黄树权  
【摘要】: 二维水翼翼型与螺旋桨在流体动力机理上是相似的,同时螺旋桨叶剖面形状也在一定程度上影响了螺旋桨的性能,故本文将从螺旋桨叶剖面性能上入手,通过遗传算法以及面元法相结合对叶剖面性能进行优化,并在此基础上将其运用在螺旋桨上,以此改进螺旋桨的敞水性能。 首先本文利用涡面元法以及FLUENT分别对二维水翼翼型进行性能计算,并分析其性能特点,特别是升力特性以及阻力特性。在此基础上,利用遗传算法与涡面元法相结合的方法对NACA0012进行了优化设计,并对优化前后的翼型形状以及性能进行了讨论分析。 然后本文基于CFD方法对螺旋桨的敞水性能进行预报,首先通过UG软件实现对螺旋桨的三维建模,并将其流场模拟模型导入至ICEM-CFD中进行网格划分,最后采用FLUENT对螺旋桨的敞水性能进行预报,并为后面该螺旋桨的性能优化打好基础。 最后本文将二维水翼翼型的优化方法运用至螺旋桨叶剖面上,对螺旋桨叶根附近的剖面进行了优化,以使其具有更好的升阻比性能,并将优化剖面运用到螺旋桨上,并通过插值方法对螺旋桨桨叶进行光顺,获得新螺旋桨。最后采用FLUENT对优化后的螺旋桨进行敞水性能预报,并与原螺旋桨进行对比,由此得出该方法具有较好的适应性,并能得到符合工程需求的螺旋桨。 当然,本文只是从二维出发对螺旋桨敞水性能进行优化,并未考虑叶剖面之间以及桨叶之间的影响,而且在对叶剖面性能进行优化过程中对其阻力系数的计算采取的是经验公式,这些都将是未来值得改进的地方。同时在优化过程中并未考虑螺旋桨的其它性能,这使得优化后螺旋桨在其它性能方面可能并不能令人满意,故在以后的研究中可采用多目标优化对螺旋桨的性能优化进行更加深入的研究。


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