本文關(guān)鍵詞：太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動結(jié)構(gòu)能量多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：本文選題立足于太陽能無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,針對太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動、結(jié)構(gòu)以及太陽能學(xué)科進(jìn)行建模,由于傳統(tǒng)串行機(jī)翼設(shè)計沒有考慮各學(xué)科之間的關(guān)系,為了改善這種缺陷,本文展開了對太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動、結(jié)構(gòu)和能量的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計研究。主要內(nèi)容如下:(1)通過對國內(nèi)外太陽能無人機(jī)歷史與現(xiàn)狀的調(diào)查研究,了解了其發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù),目的是為之后的論述打下基礎(chǔ)。(2)運用二維翼型參數(shù)化方法來擬合翼型,使其實現(xiàn)參數(shù)化,并運用UG軟件對三維機(jī)翼進(jìn)行二次開發(fā),實現(xiàn)了三維機(jī)翼的參數(shù)化建模與更新的自動化,方便論文后續(xù)的工作。(3)介紹了常用的氣動分析方法,采用計算流體力學(xué)(CFD)的方法對太陽能無人機(jī)機(jī)翼建立了高精度的氣動學(xué)科分析模型。(4)建立了太陽光照模型和太陽能電池組件模型,對太陽能無人機(jī)機(jī)翼進(jìn)行發(fā)電功率的估算,并對不同工況下太陽能無人機(jī)發(fā)電功率進(jìn)行了分析。(5)對太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動結(jié)構(gòu)耦合問題進(jìn)行分析。建立計算流體力學(xué)(CFD)分析模型與有限元分析模型(FEA)對機(jī)翼氣動結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合分析,以翼尖位移的迭代誤差為判斷耦合收斂的標(biāo)準(zhǔn),最終得到彈性平衡狀態(tài)下的機(jī)翼真實載荷和真實變形。(6)通過使用代理模型技術(shù)構(gòu)造與原分析模型結(jié)構(gòu)相近的近似數(shù)學(xué)模型用于優(yōu)化設(shè)計,本文采用Kriging模型與物理規(guī)劃法把多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)問題,進(jìn)而完成對太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動、結(jié)構(gòu)和能量多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計,使無人機(jī)的性能得到提升。
【關(guān)鍵詞】：無人機(jī) 太陽能 參數(shù)化建模 氣動建模 氣動結(jié)構(gòu)耦合 代理模型 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V272;V224
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 太陽能無人機(jī)發(fā)展?fàn)顩r15-17
• 1.3 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀17-25
• 1.3.1 參數(shù)化建模技術(shù)17-18
• 1.3.2 太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動特性18-19
• 1.3.3 機(jī)翼太陽能電池陣列能量特性19-20
• 1.3.4 大展弦比機(jī)翼的氣動結(jié)構(gòu)耦合問題20-23
• 1.3.5 代理模型技術(shù)23-24
• 1.3.6 多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)24-25
• 1.4 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排25-27
• 第2章 太陽能無人機(jī)機(jī)翼參數(shù)化建模方法研究27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 幾種翼型參數(shù)化方法27-33
• 2.2.1 形函數(shù)線性擾動法28-29
• 2.2.2 正交基函數(shù)法29-30
• 2.2.3 特征參數(shù)描述法30-32
• 2.2.4 CST方法32-33
• 2.3 基于UG的機(jī)翼外形參數(shù)化建模33-35
• 2.3.1 UG軟件簡介33-34
• 2.3.2 機(jī)翼外形參數(shù)化建模34-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 第3章 太陽能無人機(jī)機(jī)翼氣動特性分析36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 氣動分析方法描述36-45
• 3.2.1 工程估算方法36-37
• 3.2.2 渦格法37-38
• 3.2.3 計算流體力學(xué)方法38-45
• 3.3 機(jī)翼氣動分析模型建立及校驗45-47
• 3.3.1 氣動分析模型建立45-46
• 3.3.2 氣動分析模型校驗46-47
• 3.4 氣動特性分析47-48
• 3.5 小結(jié)48-49
• 第4章 機(jī)翼太陽能電池陣列能量特性分析49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 太陽能電池陣布置方案49-51
• 4.3 太陽輻照模型51-57
• 4.3.1 水平面上的太陽輻照量51-53
• 4.3.2 傾斜面上的太陽輻照量53-54
• 4.3.3 基于Fluent中DO模型的求解54-55
• 4.3.4 發(fā)電功率的計算55-57
• 4.4 太陽能電池單元模型57-60
• 4.5 機(jī)翼曲面太陽電池陣列研究60-63
• 4.6 太陽光照模型和太陽能電池模型仿真及校驗63-66
• 4.6.1 太陽輻照模型校驗63-65
• 4.6.2 太陽能電池工程模型校驗65-66
• 4.7 太陽電池陣功率特性分析66-68
• 4.7.1 緯度與季節(jié)的影響分析66-67
• 4.7.2 無人機(jī)航向角變化的影響分析67-68
• 4.7.3 無人機(jī)俯仰角變化的影響分析68
• 4.8 小結(jié)68-69
• 第5章 大展弦比機(jī)翼氣動結(jié)構(gòu)耦合分析69-84
• 5.1 氣動彈性靜力學(xué)概述69
• 5.2 氣動彈性靜力學(xué)的基本現(xiàn)象69-71
• 5.2.1 扭轉(zhuǎn)發(fā)散70
• 5.2.2 載荷重新分布70
• 5.2.3 操縱效率及操縱反效70-71
• 5.3 氣動彈性靜力學(xué)載荷重新分布71-77
• 5.3.1 載荷重新分布的基本原理71-73
• 5.3.2 翼根固支機(jī)翼的載荷重新分布73-77
• 5.4 大展弦比機(jī)翼氣動結(jié)構(gòu)耦合計算77-83
• 5.4.1 氣動學(xué)科分析77
• 5.4.2 結(jié)構(gòu)學(xué)科分析77-79
• 5.4.3 氣動結(jié)構(gòu)耦合分析79-81
• 5.4.4 算例研究81-83
• 5.5 小結(jié)83-84
• 第6章 基于Kriging模型與物理規(guī)劃的多目標(biāo)優(yōu)化策略研究84-96
• 6.1 引言84
• 6.2 多目標(biāo)優(yōu)化方法84-87
• 6.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化問題84-85
• 6.2.2 物理規(guī)劃法的設(shè)計思路85-87
• 6.2.3 偏好函數(shù)曲線構(gòu)造方法87
• 6.3 代理模型技術(shù)87-92
• 6.3.1 Kriging模型88-89
• 6.3.2 試驗設(shè)計方法89-90
• 6.3.3 代理模型精度評估方法90-92
• 6.4 基于Kriging模型與物理規(guī)劃的多目標(biāo)優(yōu)化策略研究92-94
• 6.4.1 優(yōu)化策略流程描述92-93
• 6.4.2 測試算例93-94
• 6.5 小結(jié)94-96
• 第7章 太陽能無人機(jī)機(jī)翼多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計96-103
• 7.1 引言96
• 7.2 翼型氣動優(yōu)化設(shè)計96-102
• 7.2.1 翼型優(yōu)化問題描述96-97
• 7.2.2 翼型的優(yōu)化結(jié)果與分析97-98
• 7.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化問題描述98-101
• 7.2.4 優(yōu)化結(jié)果與分析101-102
• 7.3 小結(jié)102-103
• 第8章 總結(jié)與展望103-105
• 8.1 總結(jié)103-104
• 8.2 展望104-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果111-112
• 致謝112-113

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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3 田永亮;劉虎;羅明強(qiáng);武哲;;參數(shù)化大型客機(jī)方案實例庫研究[J];航空學(xué)報;2010年11期

4 江志國;車競;;基于網(wǎng)格面元法的高超聲速飛行器性能分析[J];計算機(jī)仿真;2011年03期

5 金海波,丁運亮;飛機(jī)概念設(shè)計中的外形參數(shù)化模型的研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2003年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜吉旺;基于工程估算的多目標(biāo)優(yōu)化[D];上海交通大學(xué);2011年

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本文編號：602210