【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及結構優化，特別涉及一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法與系統。
技術介紹
1、水下探測器一般工作在深水層，用于探索未知的海洋環境，實現各種海洋信息的探測、收集。
2、近年來，探測器朝著低能耗、體積小、外形仿生的趨勢發展。例如設計新型集成式傳感器以降低能耗，模仿海豹胡須的特殊結構以增加探測距離，采用無線電能傳輸技術的應用或光伏發電的設計等。
3、然而已有的探測器普遍存在以下問題：探測器外形奇特，雖然大多采用流線型設計，但是上述流線型只是理想化的設計，在實際生產中，由于水下阻力的不均勻等情況，導致探測器艏部型線在水下行進時，產生較大且不均勻的阻力，使得探測器移動慢，且能源消耗大，不滿足在水下行進的力學要求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法與系統，以解決現有技術中探測器外形奇特，雖然大多采用流線型設計，但是上述流線型只是理想化的設計，在實際生產中，由于水下阻力的不均勻等情況，導致探測器艏部型線在水下行進時，產生較大且不均勻的阻力，使得探測器移動慢，且能源消耗大，不滿足在水下行進的力學要求的問題。
2、本專利技術具體提供如下技術方案：
3、一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，包括如下步驟：
4、在仿生墨魚型水下探測機器人的阻力計算模型中，選取仿生墨魚型水下探測機器人所有覆蓋流體區的計算域，并在計算域選取后選擇邊界條件；所
5、基于邊界條件，對所述計算域進行網格劃分，并將劃分后的網格帶入仿生墨魚型水下探測機器人的流場求解中，通過對仿生墨魚型水下探測機器人中回轉體表面壓力的積分來獲得回轉體受力情況，通過回轉體受力情況獲得阻力計算模型的整體阻力分布；
6、通過所述整體阻力分布的大小調整艏部型線，進行艇型優化，不斷改變艇型參數，重新建立阻力計算模型，并通過迭代獲得阻力計算模型的整體阻力分布的過程，獲得最新阻力值，直至最新阻力值最小時，獲得達到減阻效果最佳的艏部型線。
7、優選的，所述仿生墨魚型水下探測機器人的阻力計算模型中，使用直角坐標系，以阻力計算模型的頂部為坐標原點，以阻力計算模型的中心對稱軸方向作為 x軸方向，以無攻角時來流方向作為 y軸方向，以豎直向上方向作為 z軸方向。
8、優選的，所述選取仿生墨魚型水下探測機器人所有覆蓋流體區的計算域，包括：
9、在計算域選擇時，沿水下探測器行進方向前端延伸至1倍艇長，后端擴展至2倍艇長，并在寬度上向兩側各擴展1倍艇寬，最后在高度上向兩側各延伸2倍艇高，獲得一個長方體計算域。
10、優選的，所述在計算域選取后選擇邊界條件，包括：
11、將速度的入口條件定位在計算域的入口位置，并在計算域與邊界之間設定了對應的速度數值，其方向是x軸的負方向；
12、在計算域的出口位置設置壓力出口條件。
13、優選的，所述在計算域選取后選擇邊界條件，還包括：
14、通過對計算域內部進行外推，獲得出流面的流動狀況，且不影響上游的流動；
15、在非計算域的其他控制域的邊界條件中，速度入口條件都被設定為0，模擬仿生墨魚型水下探測機器人auv在水下環境中的實際表現。
16、優選的，進行網格劃分時，使用切割體網格作為劃分后的網格。
17、本專利技術提供一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化系統，包括：
18、選擇模塊，用于在仿生墨魚型水下探測機器人的阻力計算模型中，選取仿生墨魚型水下探測機器人所有覆蓋流體區的計算域，并在計算域選取后選擇邊界條件；所述邊界條件為入口流體速度條件和出口壓力條件；
19、劃分模塊，用于基于邊界條件，對所述計算域進行網格劃分，并將劃分后的網格代入仿生墨魚型水下探測機器人的流場求解中，通過對仿生墨魚型水下探測機器人中回轉體表面壓力的積分來獲得回轉體受力情況，通過回轉體受力情況獲得阻力計算模型的整體阻力分布；
20、調整模塊，用于通過所述整體阻力分布的大小調整艏部型線，進行艇型優化，不斷改變艇型參數，重新建立阻力計算模型，并通過迭代獲得阻力計算模型的整體阻力分布的過程，獲得最新阻力值，直至最新阻力值最小時，獲得達到減阻效果最佳的艏部型線。
21、本專利技術提供一種計算機設備，包括存儲器及處理器，所述存儲器中儲存有程序，所述程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行上述一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法的步驟。
22、本專利技術提供一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法的步驟。
23、與現有技術相比，本專利技術具有如下顯著優點：
24、本專利技術基于計算流體力學方法，對仿生墨魚型水下探測機器人進行整體阻力計算，分析機器人表面壓力和周圍流場特性，并對艏部型線進行減阻優化。通過對機器人的阻力計算模型選取所有覆蓋流體區的計算域，并對計算域進行離散化，進行網格劃分，提高阻力計算模型阻力的計算效率與結果準確度，更好的實現機器人艏部型線的設計，使得水下探測機器人有均勻且最小化的阻力，提高移動速度和降低能源消耗。
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1.一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述仿生墨魚型水下探測機器人的阻力計算模型中，使用直角坐標系，以阻力計算模型的頂部為坐標原點，以阻力計算模型的中心對稱軸方向作為x軸方向，以無攻角時來流方向作為y軸方向，以豎直向上方向作為z軸方向。
3.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述選取仿生墨魚型水下探測機器人所有覆蓋流體區的計算域，包括：
4.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述在計算域選取后選擇邊界條件，包括：
5.如權利要求4所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述在計算域選取后選擇邊界條件，還包括：
6.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，進行網格劃分時，使用切割體網格作為劃分后的網格。
7.一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化系統
8.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器及處理器，所述存儲器中儲存有程序，所述程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行如權利要求1至6中任一項所述一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法的步驟。
9.一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至6中任一項所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述仿生墨魚型水下探測機器人的阻力計算模型中，使用直角坐標系，以阻力計算模型的頂部為坐標原點，以阻力計算模型的中心對稱軸方向作為x軸方向，以無攻角時來流方向作為y軸方向，以豎直向上方向作為z軸方向。
3.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述選取仿生墨魚型水下探測機器人所有覆蓋流體區的計算域，包括：
4.如權利要求1所述的一種仿生墨魚型水下探測機器人艏部型線優化方法，其特征在于，所述在計算域選取后選擇邊界條件，包括：
5.如權利要求4所述的一種仿生墨魚...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李保琦，劉允凝，姜育竹，呂昂岳，張少雄，韓飛，鄭海青，李鑫，王俊杰，張力霆，張桐豪，石富，朱鵬昱，湯佳慧，
申請(專利權)人：石家莊鐵道大學，
類型：發明
國別省市：
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