[發明專利]基于聯合CST算法的仿生蟹翼型優化設計方法

有效

• 申請號: 202010914963.8
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112001033B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 李凌宇;孫延超;秦洪德;陳欣巖;杜雨桐;王海鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06T17/00;G06F111/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張換男

基于聯合CST算法的仿生蟹翼型優化設計方法，它屬于仿生蟹翼型優化技術領域。本發明解決了由于傳統CST算法自身所存在的一些缺點，導致利用傳統CST算法優化后的仿生蟹翼型的水動力性能有待提升的問題。本發明首先基于NACA0012和改進的直接CST算法進行基礎翼型描述，再采用改進的擾動CST算法對基礎翼型進行修正獲得優化后的翼型，通過實驗對比證明，同樣條件下，采用改進的直接CST算法和改進的擾動CST算法可以有效提高仿生蟹翼型的水動力性能。本發明可以應用于仿生蟹翼型優化。

技術領域

本發明屬于仿生蟹翼型優化技術領域，具體涉及一種基于聯合CST算法的仿生蟹翼型優化設計方法。

背景技術

仿生蟹具備可以在淺灘爬行的多足形態和水下滑翔機形態。水下滑翔機形態下的性能主要來自于翼型提供的升力和阻力，因此，可以通過對翼型外形進行優化來提升水下滑翔機形態下的性能。

水下滑翔機是一種常見的水下觀測型機器人，具備工作時間長，工作范圍廣，節約能源等特點。其通常具備高升阻比性能的翼型和平滑的主體艙室，針對水下滑翔機的性能優化，往往通過修改其翼型的性能，或是改善主體艙室的外形。在滿足足夠的基礎外形要求下，對其翼型進行修改是常見的優化思路。

現有對仿生蟹翼型進行優化時所經常采用的是傳統CST算法，傳統CST算法又分為兩類，一類是采用直接參數化翼型進行改進的直接CST算法，另一類則是在一個基礎翼型的基礎上進行疊加式改進的擾動CST算法。通過建立滑翔機的基礎翼型曲線，并針對曲線進行參數化，采用直接CST算法和擾動CST優化算法進行優化，得到新的翼型曲線。雖然采用傳統CST算法可以對仿生蟹翼型進行一定程度的優化，但是由于傳統CST算法自身所存在的一些缺點，導致利用傳統CST算法優化后的仿生蟹翼型的水動力性能有待進一步提升。

發明內容

本發明的目的是為了提升仿生蟹翼型的水動力性能，而提出了一種基于聯合CST算法的仿生蟹翼型優化設計方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：一種基于聯合CST算法的仿生蟹翼型優化設計方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、采用改進的直接CST算法進行參數化的基礎翼型建模；

步驟二、采用改進的擾動CST算法對步驟一建立的基礎翼型進行修改，獲得修改后的翼型；

步驟三、選取主體艙室外形，基于修改后的翼型繪制仿生蟹滑翔姿態外形，利用FINEMarine軟件計算修改后翼型的水動力性能；

進一步地，所述改進的直接CST算法具體為：

y_u-new(x)＝C_new(x)·S_u(x)+x·y_TEu

y_l-new(x)＝C_new(x)·S_l(x)+x·y_TEl

其中，y_u-new(x)代表采用改進的直接CST算法建立翼型的上表面描述函數，y_l-new(x)代表采用改進的直接CST算法建立翼型的下表面描述函數，C_new(x)代表改進的直接CST算法的類函數，S_u(x)代表采用改進的直接CST算法建立翼型的上表面型函數，S_l(x)代表采用改進的直接CST算法建立翼型的下表面型函數，x代表翼型上的弦向位置，y_TEu代表采用改進的直接CST算法建立翼型的上表面后緣的坐標，y_TEl代表采用改進的直接CST算法建立翼型的下表面后緣的坐標；

C_new(x)、S_u(x)和S_l(x)的表達式分別為：