基于CFD的进化策略黑箱优化估计仿生螺旋桨在舰船实际使用中的潜力   前言：能源优化工艺越来越成为工程科学研究的焦点，在这种情况下，尽可能有效地利用过程中的能源变得越来越重要，因此，技术系统的优化是一个日益重要的领域。   可是流动优化领域对目前来说相当困难，因为在那里，大多数问题很难分析，真实的过程只能通过昂贵的实验或复杂的CFD模拟来量化，虽然模拟允许对流动情况进行相对精确的评估，但工程优化的目标往往是使流动损失最小化。   在机翼产生升力的过程中，诱导阻力是不可避免的，它是由机翼顶部和底部之间的压力差引起的，这是升力所必需的，然而，通过适当的设计原则，可以最大限度地减少由此产生的峰值涡的能量损失，这可以用于解释或螺旋桨的设计主要考虑一些几何量。   我们就拿外径D和桨数N来说吧，轮毂直径d与d一起决定有效截面，理论上可达到的效率根据理想化光束理论，由外径确定，但是，由于安装的原因，这通常是有限的，所以最好选择尽可能大的尺寸。   发电机线与半径的切向和轴向偏差通常作为角测量给出，对于储备k e w(r)和对于斜率K A K E(r)，但也可以作为圆周测量Sk(r)和/或圆周测量给出，沿旋转轴Rk(r)的测量可以通过R积分：0 R偏斜Sk r r dr=和/或0 tan R rake Rk r r dr=动静。   进一步的几何设计参数是截面参数攻角a(r)，截面弦长或截面弦长的曲线，和弦长度l(r)41和曲率储备Wr(r)，分别作为半径r上的函数，为了确定型材本身，还使用了厚度曲线，厚度Pd（x，r）和曲率，弧度Wb（x，r）作为附加函数参数化。   考虑半径或螺旋桨叶片的生成线作为一个曲面的生成线（通过平移推进），因此旋转和轴向运动的螺旋桨的这条线描述了一个螺旋曲面，取螺旋桨的轴向速度等于其来流速度va，其旋转频率ω，分别为：速度n及其直径D，进一步的几何参数如下：螺钉表面的齿轮高度2 a a S v v n或va S J D n D。   半径r处的水动力倾斜角：tan va r··=·42，pr=·2 tanP D，其中·(r)=·(r)+·(r)表示叶片与半径r的绝对角，而面积比：2 0 4 E E A A A·D=以AE作为展开的叶片面积，在a(r)=const的情况下，P va也将是n=或P/D常数，然而，主要由于避免空化的原因，攻角a在半径上变化，因此在R=0.7·r处的斜率已成为常用的参考值，螺旋桨的俯仰比P/D的指示也是基于这个俯仰值。   叶片数的选择在很大程度上取决于动力船的尾流，因为螺旋桨几乎完全安装为推力螺旋桨（后部），叶片通过与尾流的干扰产生振动，随着叶片数量的增加，振动的频率增加，重要性降低。   因此，在飞行应用中（通常对噪声排放要求较高），螺旋桨通常安装在不受干扰的前部区域，由于效率随着叶片数的增加而降低，而机翼载荷在空中飞行螺旋桨中是不临界的，故而在那里可以找到较低的叶片数。   但是随着困难或不精确的螺旋桨理论建模，自由航行实验就显得尤为重要，在这种情况下，螺旋桨在功率消耗和推力产生方面处于不同的进展水平，对于较大的螺旋桨，根据弗劳德相似性制造和测量模型45，由于螺旋桨一般是完全浸没的，因此它与特征来流速度v和特征长度L或L的比例相等，也具体归一化为相同的n D·。   而对于仿生螺旋桨优化设计的基础研究，放弃空化试验是安全允许的，可是，如果需要，为了更普遍的适用性，局部蒸汽形成的倾向也应纳入质量函数，空化的主题是非常复杂的，但简单的估计可能是非常有帮助的。   相较于软件方面，我们可以通过精细的剖面参数化，给出通过改变局部斜率，曲率，储备等参数来影响空化行为的前提条件。   总结：通过研究可以发现，优化方法可以概括为一个通用工具，在不掩饰与用户友好的CAD环境相结合的集成优化工具的目标所涉及的巨大努力的情况下，它是一种超越现有解决方案的方法。   恰好的是，现有的应用程序或多或少方便地将这两种技术结合在一起，因为优化组件通常是学术的，而CAD组件通常是商业的，因此，集成优化环境的概念包括几何约束的可建模性，无缝集成到简化设计环境(CAD)中，将演化策略限制在对象参数各自间隔的相关维度上。