面向AUV多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的參數(shù)化幾何建模及其關(guān)鍵技術(shù)

宋保維，朱崎峰，王 鵬

（西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院，西安 710072）

0 引言

自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)廣泛用于海底資源和地質(zhì)調(diào)查、海洋環(huán)境測(cè)量以及軍事用途等。采用多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（Multidisciplinary Design Optim ization，MDO）方法可以有效提高AUV總體概念設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短研制周期，引起了國(guó)內(nèi)外AUV設(shè)計(jì)工作者的廣泛關(guān)注[1～3]。AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化是一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)和幾何模型的優(yōu)化過(guò)程，是實(shí)現(xiàn)利用CFD和CAE等學(xué)科分析工具驅(qū)動(dòng)CAD模型優(yōu)化更新的過(guò)程。傳統(tǒng)的AUV幾何模型創(chuàng)建方法因無(wú)法實(shí)現(xiàn)幾何模型創(chuàng)建與更新的自動(dòng)化，不能滿足多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的要求。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，基于CAD的參數(shù)化建模方法逐漸應(yīng)用于航空、航天、航海等多個(gè)領(lǐng)域[4～6]，AUV殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也逐漸采用了基于特征參數(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[7]最先開(kāi)展了AUV殼體的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究，基于VC++5.0開(kāi)發(fā)了一個(gè)能夠集殼體結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化的軟件系統(tǒng)，但由于該軟件系統(tǒng)是獨(dú)立開(kāi)發(fā)的，造成與CFD等商用學(xué)科分析軟件之間沒(méi)有數(shù)據(jù)接口，無(wú)法進(jìn)行學(xué)科之間的數(shù)據(jù)交換，各學(xué)科也不能利用其參數(shù)化幾何模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。文獻(xiàn)[8]在UG軟件平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了AUV殼體結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計(jì)，能夠?yàn)闅んw結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析提供三維幾何模型，但無(wú)法為流體力學(xué)特性、噪聲特性、衡重特性等其它諸多性能的分析提供研究對(duì)象和需要的幾何特性參數(shù)，還不能滿足AUV總體多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)參數(shù)化幾何建模的要求。因此隨著AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化研究的深入，開(kāi)展面向AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化的參數(shù)化幾何建模技術(shù)研究勢(shì)在必行[9,10]。

本文在對(duì)AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化流程中參數(shù)化幾何建模分析的基礎(chǔ)上，研究AUV參數(shù)化CAD建模的關(guān)鍵技術(shù)，并以通用CAD軟件UG為平臺(tái)，運(yùn)用VC++和UG/OPEN進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了面向AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化的參數(shù)化幾何建模，并應(yīng)用于工程實(shí)際中。

1 面向MDO的AUV參數(shù)化幾何建模方法

1.1 AUV總體概念設(shè)計(jì)的MDO流程

AUV總體概念設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，各學(xué)科之間相互關(guān)聯(lián)，根據(jù)總體設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)和設(shè)計(jì)流程，結(jié)合多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，本文將整個(gè)AUV總體概念設(shè)計(jì)劃分為流體動(dòng)力、殼體結(jié)構(gòu)、操穩(wěn)性、控制導(dǎo)航、動(dòng)力推進(jìn)、衡重布局和聲學(xué)七個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。集成參數(shù)化幾何建模之后的AUV多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化運(yùn)行流程如圖1所示。

圖1 AUV總體概念設(shè)計(jì)的MDO流程

從圖1可知， MDO中AUV參數(shù)化幾何建模的主要任務(wù)是為流體動(dòng)力性能分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析和聲學(xué)性能分析提供精確的CAD模型，同時(shí)為其它相關(guān)學(xué)科提供CAD模型的幾何特性參數(shù)，以用于各學(xué)科分析和優(yōu)化。

1.2 MDO對(duì)參數(shù)化幾何建模的要求

MDO是一個(gè)融合多學(xué)科知識(shí)，在集成不同學(xué)科分析工具基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)AUV總體優(yōu)化設(shè)計(jì)協(xié)同仿真的過(guò)程，面向AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化的參數(shù)化幾何建模需滿足如下要求：

1）AUV參數(shù)化幾何建模必須能夠準(zhǔn)確地生成AUV的三維CAD模型，為各子學(xué)科分析與優(yōu)化提供統(tǒng)一的幾何模型。

2）AUV參數(shù)化幾何建模必須能夠準(zhǔn)確地獲得AUV表面面積、內(nèi)部容積、浮心位置、殼體重量和重心位置能準(zhǔn)確的信息，便于各學(xué)科分析與優(yōu)化。

3）在MDO的迭代過(guò)程中，用戶需要能夠仔細(xì)地觀察幾何模型的變化，以盡快發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，縮短設(shè)計(jì)周期。因此參數(shù)化幾何建模必須在前臺(tái)運(yùn)行，并提供給用戶查看幾何模型的全部權(quán)利。

4）UG軟件與MDO集成框架之間要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，存儲(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)的文件格式必須能夠?yàn)镸DO集成框架識(shí)別，以滿足集成框架對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)解析和更新的要求。

1.3 面向MDO的AUV參數(shù)化幾何建模方法

AUV參數(shù)化幾何模型的核心是采用一組參數(shù)來(lái)描述AUV模型的幾何形狀，其幾何模型的修改都可以通過(guò)對(duì)該組參數(shù)的處理來(lái)進(jìn)行。計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)者輸入的參數(shù)會(huì)自動(dòng)導(dǎo)出精確的幾何模型，而不需要人為地重新繪制AUV幾何模型，對(duì)模型的修改只要改變相應(yīng)的參數(shù)即可?；贏UV三維CAD模型生成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)MDO過(guò)程中的參數(shù)化幾何模型的方法有以下三種：

1）用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言專門開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠自動(dòng)生成AUV三維CAD幾何模型的程序，這種方法具有較大的靈活性，但工作量較大。

2）基于MDO框架平臺(tái)（如AM L等）的參數(shù)化幾何建模功能，實(shí)現(xiàn)三維CAD幾何模型自動(dòng)生成。

3）基于現(xiàn)有CAD軟件（如UG、PRO/E等），應(yīng)用二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)一個(gè)能自動(dòng)生成三維CAD模型的程序。

本文中參數(shù)化AUV幾何模型采用第3種方法，該方法雖然在靈活性方面受到一些限制，但是具有許多優(yōu)點(diǎn)：1）CAD軟件（如UG）具有很強(qiáng)的曲面生成功能，可以避免重復(fù)的曲面生成編程工作；2）CAD軟件中生成的三維幾何模型能為各種設(shè)計(jì)部門直接使用，不必進(jìn)行圖形格式的轉(zhuǎn)換；3）CAD軟件一般還具有計(jì)算幾何模型面積和體積等幾何特性，這些信息在AUV總體設(shè)計(jì)中非常重要。

2 MDO中的AUV幾何模型

根據(jù)參數(shù)化幾何建模的根本任務(wù)，本文將主要研究工作集中于MDO中的AUV概念設(shè)計(jì)的主體幾何模型、鰭舵幾何模型和殼體結(jié)構(gòu)幾何模型三部分的參數(shù)化幾何建模上。

2.1 主體幾何模型

AUV主體通常為回轉(zhuǎn)體，其幾何模型的形狀由主體的線型決定。AUV主體線型一般由四段組成：頭部曲線段、平行中段、尾部曲線段及尾錐段，具體幾何形狀和參數(shù)如圖2所示[11]。

圖2 AUV主體線型定義

圖中： DF表示AUV頭部前端面直徑(圓頭線型DF=0)； LH表示頭部曲線段軸向長(zhǎng)度；D表示平行中段直徑； LC表示平行中段長(zhǎng)度； LT表示尾部曲線段軸向長(zhǎng)度； DT表示尾部曲線段后端面直徑；α表示尾錐半角； LE表示尾錐段軸向長(zhǎng)度；DE表示主體后端面直徑；L表示AUV總長(zhǎng)度。

2.2 殼體結(jié)構(gòu)幾何模型

AUV的殼體結(jié)構(gòu)的最基本形式是環(huán)肋加強(qiáng)薄壁殼體，殼體結(jié)構(gòu)幾何模型主要由殼體厚度、肋骨間距和肋骨橫截面幾何形狀決定。AUV殼體結(jié)構(gòu)采用的環(huán)形肋骨根據(jù)橫截面的形狀，可以分為矩形肋骨、Z形肋骨、工字形肋骨、T形肋骨和L形肋骨等。

基于簡(jiǎn)化模型的需要，本文在肋骨布置方面拋棄以肋骨間距作為控制條件的方案，而以肋骨個(gè)數(shù)作為控制條件。此外，考慮到頭部和尾部殼體的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于平行中段，在壁厚、肋骨間距及工作海況等相同的情況下，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性優(yōu)于平行中段，所以文中在參數(shù)化幾何建模時(shí)頭部與尾部的肋骨類型及肋骨間距與平行中段相同。

2.3 鰭舵幾何模型

鰭、舵是AUV的穩(wěn)定面和操縱面，其幾何模型的形狀由鰭舵剖面幾何形狀、平面幾何形狀及尺寸大小、和布局方位決定。典型的鰭舵平面幾何形狀和布局方位如圖3所示。

圖3 鰭、舵平面幾何形狀定義

3 幾何建模關(guān)鍵技術(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)特征關(guān)聯(lián)

對(duì)AUV幾何模型的結(jié)構(gòu)分析表明，由于組成部件的幾何特征不同，采用的建模方法也不同。針對(duì)AUV幾何模型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，為便于參數(shù)化幾何模型的建立和修改，AUV的CAD模型采用各部件分塊建模，并通過(guò)布爾運(yùn)算連接成整體幾何模型的方法。該方法能夠方便、靈活地構(gòu)建特征模型，但需要解決各部分之間的特征關(guān)聯(lián)等關(guān)鍵問(wèn)題。

圖4 特征關(guān)聯(lián)示意圖

特征的關(guān)聯(lián)在結(jié)構(gòu)上表示為部件結(jié)構(gòu)的大小、位置及相互連接的關(guān)系，在參數(shù)值上則表現(xiàn)為部件之間尺寸關(guān)聯(lián)性。針對(duì)AUV幾何模型的特征，文中應(yīng)考慮的特征關(guān)聯(lián)關(guān)系主要存在于AUV各段殼體、鰭、舵和肋骨之間，各部分之間的特征關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖4所示。在AUV幾何模型構(gòu)建過(guò)程中，本文采用共用特征線、特征點(diǎn)或已構(gòu)建特征的輪廓線來(lái)實(shí)現(xiàn)不同部件之間特征的關(guān)聯(lián)。

3.2 特征曲線控制

為便于參數(shù)化特征的建立和修改，文中采用3次非均勻有理B樣條（Non-Uniform Rational B-Splines, NURBS）曲線作為AUV主體幾何模型的控制特征線。主體線型的每條NURBS控制線由若干點(diǎn)控制，每個(gè)控制點(diǎn)根據(jù)曲線要求控制其位置變化的方向和范圍。這樣既能保證模型順利地建立與修改，又能得到豐富的形狀變化。AUV主體線型的NURBS樣條曲線包括頭部曲線段樣條曲線和尾部曲線段的樣條曲線，尾部的樣條曲線整體曲率較小，采用均勻分布的控制節(jié)點(diǎn)即可輕松構(gòu)造出理想的樣條曲線來(lái)逼近真實(shí)的主體線型，而頭部線型曲線則不同，其臨近前端面的一部分曲線曲率變化很大，靠近平行中段的部分曲率變化較小，若利用均布控制節(jié)點(diǎn)構(gòu)建樣條曲線就會(huì)失真，無(wú)法正確地描述雷頭的真實(shí)線型變化。

為明顯地表示控制節(jié)點(diǎn)的變化對(duì)曲線形狀的影響，假定該B樣條曲線有11個(gè)控制點(diǎn)。其中曲線的端點(diǎn)1和11通過(guò)雷體的整體尺寸控制，軸線位置的x坐標(biāo)和徑向位置的y坐標(biāo)固定；點(diǎn)2～10的軸向坐標(biāo)x可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)生成函數(shù)進(jìn)行控制，y坐標(biāo)可以經(jīng)過(guò)線型函數(shù)關(guān)系式隨控制點(diǎn)的x坐標(biāo)值的調(diào)節(jié)而變化。通過(guò)調(diào)節(jié)控制點(diǎn)2～10的x坐標(biāo)，能夠較好地改變曲線的形狀，同時(shí)保證樣條曲線光滑連接的關(guān)系。圖5所示為坐標(biāo)點(diǎn)位置調(diào)節(jié)前后的AUV頭部幾何模型的控制曲線。

圖5 AUV頭部特征曲線的控制

3.3 肋骨類型的轉(zhuǎn)換

AUV殼體結(jié)構(gòu)采用的環(huán)形肋骨類型通常有矩形、L型、Z字型、T字型和工字型等，在不同的肋骨類型中，工字型肋骨的結(jié)構(gòu)形式最為復(fù)雜，橫截面幾何尺寸參數(shù)也最多，共需要8個(gè)參數(shù)，分別為1l、2l、3l、4l、 1d、 2d 、 3d、 4d 。經(jīng)過(guò)對(duì)不同形式肋骨的比較和分析可知，在工字型肋骨基礎(chǔ)上，僅需要對(duì)各個(gè)參數(shù)的調(diào)整即可以衍生出其它形式的肋骨，如矩形肋骨、T型肋骨、L型肋骨和Z字型的肋骨等。這種方法極大地簡(jiǎn)化了肋骨幾何建模的復(fù)雜性，并有利于肋骨幾何模型特征設(shè)計(jì)參數(shù)的提取。例如將工字型肋骨橫截面幾何參數(shù)中2 3l l、置為0，則可以得到Z字型肋骨，如圖6所示。

3.4 曲線段殼體肋骨建模

因?yàn)锳UV的頭部和尾部是流線型，所以肋骨橫截面的幾何形狀不同于平行中段，在靠近殼體的一端變成了曲面，頭部曲線段殼體的剖面幾何形狀如圖7所示?？紤]到各段殼體采用相同的肋骨，所以建立頭部和尾部肋骨幾何模型的關(guān)鍵是確定肋骨橫截面的型值點(diǎn)坐標(biāo)。

圖7 頭部肋骨的橫截面

由圖7可知，如果能夠確定型值點(diǎn)F和C兩點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)這兩點(diǎn)的坐標(biāo)，引入平行中段肋骨的橫截面幾何參數(shù)，就可以確定頭部和尾部肋骨橫截面其余的型值點(diǎn)坐標(biāo)。

型值點(diǎn)F和C的坐標(biāo)可以通過(guò)頭部曲線上軸向坐標(biāo)相同的A點(diǎn)和B點(diǎn)求出，A(xA, yA)和F(xF, yF)之間、B(xB, yB)和C(xC, yC)之間存在幾何關(guān)系如下：

由于頭部曲線的型值點(diǎn)坐標(biāo)已經(jīng)由線型方程確定并輸出到型值點(diǎn)文件中，所以本文計(jì)算A點(diǎn)和B點(diǎn)坐標(biāo)的方法是通過(guò)選取A點(diǎn)（B點(diǎn)的計(jì)算方法相同）附近的兩個(gè)型值點(diǎn)M(xM, yM)和N(xN, yN)進(jìn)行插值求出點(diǎn)A縱坐標(biāo)的近似值（如圖7所示），用以替代精確坐標(biāo)值，然后再計(jì)算出F點(diǎn)的縱坐標(biāo)。文中采用拉格朗日插值法來(lái)計(jì)算A點(diǎn)的縱坐標(biāo)近似值，為盡可能減小插值方法的誤差，可以對(duì)曲線段的型值點(diǎn)進(jìn)行加密處理。

計(jì)算型值點(diǎn)A縱坐標(biāo)的拉格朗日插值多項(xiàng)式如下：

計(jì)算型值點(diǎn)B縱坐標(biāo)的拉格朗日插值多項(xiàng)式如下：

3.5 冗余特征參數(shù)處理

AUV參數(shù)化幾何建模是基于特征參數(shù)進(jìn)行的，特征參數(shù)的提取的合理性是AUV參數(shù)化幾何建模成功與否的決定性因素。AUV特征參數(shù)的提取建立在對(duì)AUV的幾何模型分析的基礎(chǔ)上，同時(shí)要考慮到模型幾何參數(shù)的相關(guān)性，避免冗余參數(shù)的出現(xiàn)。文中的AUV幾何模型存在著三組相關(guān)參數(shù)：1）主體的軸向總長(zhǎng)度和各分段軸向長(zhǎng)度之間的相關(guān)；2）尾部曲線段后端面直徑、尾錐段軸向長(zhǎng)度、AUV尾錐段后端面直徑和尾錐半角之間的相關(guān)；3）通常AUV鰭、舵后緣后掠角為直角，因此鰭舵根弦長(zhǎng)、梢弦長(zhǎng)和前緣后掠角之間存在相關(guān)。在每組參數(shù)中，有一個(gè)參數(shù)為冗余參數(shù)，在提取特征參數(shù)時(shí)應(yīng)基于AUV設(shè)計(jì)的要求剔除該參數(shù)。

在設(shè)計(jì)AUV過(guò)程中，由于頭部、平行中段和尾部曲線段主要用來(lái)安裝內(nèi)部組件，應(yīng)保證有足夠的內(nèi)部容積，因此其頭部長(zhǎng)度、平行中段長(zhǎng)度、尾部曲線段長(zhǎng)度和尾部曲線段后端面直徑由設(shè)計(jì)任務(wù)書提出要求，在一定范圍內(nèi)取值；此外，AUV與發(fā)射裝置之間應(yīng)能夠兼容，因此AUV的平行中段直徑和總軸向長(zhǎng)度也是由設(shè)計(jì)指標(biāo)預(yù)先確定的。因此AUV主體幾何模型的幾何參數(shù)中，尾錐段長(zhǎng)度和尾部曲線段后端面直徑為冗余參數(shù)，予以剔除。

由于鰭舵的流體動(dòng)力性能取決于主體外鰭舵的面積、軸向長(zhǎng)度和前緣后掠角，因此鰭舵的梢弦長(zhǎng)和前緣后掠角是主要關(guān)注的參數(shù)，根弦長(zhǎng)可以作為冗余參數(shù)，予以剔除。

4 功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)AUV是具有曲面外形和環(huán)肋加強(qiáng)薄壁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以及特有的設(shè)計(jì)方法與流程，本文選擇UG NX7.0作為二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以內(nèi)部模式創(chuàng)建參數(shù)化幾何建模的應(yīng)用程序。UG NX 7.0提供了功能強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)模塊UG/OPEN API，使用該工具可以開(kāi)發(fā)出基于UG系統(tǒng)的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)其他軟件和UG的無(wú)縫集成，滿足用戶的特定要求[12]。

4.1 創(chuàng)建VC++工程

本文利用UG提供的應(yīng)用程序向?qū)GOpen.aw x實(shí)現(xiàn)內(nèi)部模式程序框架的構(gòu)造，該向?qū)О╒ 18和NX兩個(gè)版本，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，可以快速構(gòu)建開(kāi)發(fā)體系，其生成的DLL文件可以在UG NX7.0下運(yùn)行。工程中具體的關(guān)鍵設(shè)置如下：

1) 創(chuàng)建VC++工程，在應(yīng)用程序向?qū)У捻?xiàng)目列表中選擇“Unigraphics NX AppW izard V1”，并選擇應(yīng)用程序類型為“An internal application that can be activated from a Unigraphics session(dll)”，創(chuàng)建一個(gè)DLL(動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))工程。該工程的編譯結(jié)果是一個(gè)規(guī)則DLL，將以內(nèi)部模式在UG中運(yùn)行。

2)修改工程設(shè)置。打開(kāi)“ProjectSettings”對(duì)話框，找到“L ink”選項(xiàng)卡，在“Ob jec t/library module”編輯框中添加“l(fā)ibufun.lib”、“l(fā)ibugopenint.lib”和“l(fā)ibvmathpp.lib”三個(gè)庫(kù)文件。

3)在工程中添加UG應(yīng)用程序的入口函數(shù)ufsta、卸載函數(shù)ufusr_ask_unload以及相應(yīng)的UG/OpenAPI頭文件。

4.2 實(shí)例驗(yàn)證

西北工業(yè)大學(xué)水下航行器研究所基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究成果，開(kāi)發(fā)了面向AUV總體概念設(shè)計(jì)的多學(xué)科優(yōu)化集成平臺(tái)-AUVMDOP(AUV concept multidisciplinary design optim ization integrated platform)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)AUV多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化缺少計(jì)算平臺(tái)支撐的困境。AUVMDOP中集成了基于UG NX7.0的AUV參數(shù)化幾何建模模塊，實(shí)現(xiàn)了AUV幾何模型的自動(dòng)更新，能夠?yàn)镃FD和FEA提供精確統(tǒng)一的分析對(duì)象，并為其它學(xué)科分析提供必要的AUV幾何特性參數(shù)。

AUVMDOP啟動(dòng)優(yōu)化程序后，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用并運(yùn)行UG NX7.0軟件，UG軟件自動(dòng)加載以內(nèi)部模式開(kāi)發(fā)形成的AUV參數(shù)化幾何建模動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件Torpedo_UG.dll，實(shí)現(xiàn)幾何模型的更新，如圖8所示。

圖8 UG NX7.0自動(dòng)運(yùn)行DLL的過(guò)程

限于篇幅，本文在此處僅給出兩個(gè)優(yōu)化后的AUV實(shí)例：AUV-A和AUV-B。AUV-A的最大直徑為533.4mm，長(zhǎng)度為7000mm，頭部采用格蘭韋爾雙參數(shù)平方根多項(xiàng)式圓頭線型，尾部采用格蘭韋爾平尾線型，肋骨模型采用T型肋骨；AUV-B的最大直徑為324mm，長(zhǎng)度為2790mm，頭部采用格蘭韋爾雙參數(shù)立方多項(xiàng)式平頭線型，尾部采用格蘭韋爾尖尾線型，肋骨模型采用L型肋骨。AUV幾何模型的主要幾何特性參數(shù)如表1所示。

表1 AUV幾何模型的特性參數(shù)

5 結(jié)論

本文基于AUV總體概念設(shè)計(jì)多學(xué)科優(yōu)化對(duì)參數(shù)化幾何模型的要求，分析AUV的參數(shù)化幾何模型特征，確定了建模的方法和流程，并以UG NX7.0為平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，運(yùn)用Visual C++6.0工具，深入到UG系統(tǒng)內(nèi)部，創(chuàng)建了AUV參數(shù)化幾何建模的應(yīng)用程序。本文中參數(shù)化幾何建模的方法具有如下特點(diǎn)：

1）該方法滿足AUV總體概念設(shè)計(jì)對(duì)參數(shù)化幾何建模的要求，不僅可以導(dǎo)出學(xué)科分析幾何模型，也可以準(zhǔn)確地計(jì)算模型的幾何特性，可以集成到多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)中，推動(dòng)AUV多學(xué)科優(yōu)化計(jì)算環(huán)境的發(fā)展。

2）針對(duì)AUV的幾何模型特征，在CAD建模過(guò)程中解決了特征曲線控制、肋骨轉(zhuǎn)化、冗余參數(shù)處理、曲線段殼體肋骨建模等關(guān)鍵技術(shù)。

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