权晓波，王 惠，魏海鹏，程少华

（北京宇航系统工程研究所，北京100076）

基于代理模型的水下航行体头型优化设计方法研究

权晓波，王 惠，魏海鹏，程少华

（北京宇航系统工程研究所，北京100076）

文章采用Kriging代理模型技术针对水下航行体头型优化设计开展研究。采用CFD方法分析了不同头型水下航行体的流体动力性能，将性能参数作为初始样本建立代理模型；根据测试样本点的预测均方误差选择加点策略更新代理模型，提高代理模型预测精度；采用非劣分类遗传算法对阻力和表面压力开展多目标优化，寻找近似最优解。结果表明：基于代理模型技术的水下航行体头型多目标优化设计方法可以有效提高设计效率，获得具有良好水动特性的航行体头型。

水下航行体；头型设计；Kriging代理模型；优化设计

0 引 言

头型设计是水下航行体外形设计的主要内容，直接决定航行体的阻力和抗空化能力，对航行体的水下运动特性产生重要影响[1]。阻力减小可以提高航速，增大航程，增加携带有效载荷的能力[2]；抗空化能力的提高可以降低流场空化形成的可能性，避免由空化产生的冲击、振动及噪声。为使水下航行体获得更小的阻力和更高的抗空化能力，需采用多目标优化方法对水下航行体头型进行寻优。

在头型优化设计过程中，需反复修改外形，进行多次流体动力特性计算[3]。传统的头型设计一般采用数值CFD计算方式，可获得相对准确的计算结果，但CFD分析消耗大量的计算资源和时间，导致迭代优化设计时效率较低。……