船舶螺旋桨叶片设计中形状参数空间维度的有效降维
计算工程、金融与科学
2019-05-24 v1 数值分析
摘要
在这项工作中，我们展示了在弗留利-威尼斯-朱利亚地区政府资助的PRELICA研究项目框架下开展的船舶螺旋桨设计优化活动的结果。本工作的主要思想是在多学科层面上操作，以识别在不改变推力的前提下降低梢涡诱导压力并提高效率和的螺旋桨形状。首先，开发了一种用于自底向上构建参数化螺旋桨叶片几何体的专用工具。所提出的算法以用户定义的任意形状或NACA翼型截面数量运行，并采用任意阶NURBS来表示弦长、螺距、侧斜和纵倾分布作为叶片径向坐标的函数。此类曲线的控制点已被修改，以完全自动化的方式生成依赖于多达20个形状参数的叶片几何族。这些几何随后被用于使用基于边界元法(Boundary Element Method)的软件PROCAL进行势流模拟。鉴于所考虑的参数数量众多，这一初步阶段使得能够快速评估数百种形状的性能。此外，从势流模拟获得的数据允许应用基于活动子空间（AS）属性的参数空间降维方法，该方法表明主要螺旋桨性能指数在首要但相当准确的近似下仅依赖于单个参数，该参数是所有原始几何参数的线性组合。AS分析还被用于利用降维参数空间中的响应面方法进行约束优化，以及基于此类代理模型的敏感性分析。少数选定形状最终被用于建立高保真RANS模拟并选择最优形状。
引用
@article{arxiv.1905.09815,
title = {Efficient Reduction in Shape Parameter Space Dimension for Ship Propeller Blade Design},
author = {Andrea Mola and Marco Tezzele and Mahmoud Gadalla and Federica Valdenazzi and Davide Grassi and Roberta Padovan and Gianluigi Rozza},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.09815},
year = {2019}
}