CN115408778B - 跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置及设备。该方法包括：获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，根据目标工况以及升力需求确定水翼结构的多组尺寸参数，并从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数；基于第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数；判断所述第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件；在满足时基于第一水动力性能参数确定水翼结构的第一应力应变分布；判断所述第一应力应变分布是否满足第一强度条件；在满足时将第一组尺寸参数确定为所述水翼结构的尺寸参数。根据本申请实施例，能够快速准确地确定跨介质航行器的水翼结构尺寸参数。

Description

跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置及设备

技术领域

本申请属于航行器技术领域，尤其涉及一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置及设备。

背景技术

长期以来，海洋安全相关问题一直是世界各国关注的重点。航行器作为一种实现海洋全方位观测、探测、监视、定位、通信和安防等作用的新型高性能海洋装备，已经成为进一步提高我国海洋信息化程度和海洋安全能力的重要力量。

通常情况下，航行器会通过配置水翼结构以便航行任务的顺利执行。其中，水翼结构的尺寸参数对航行器是很重要的，会直接影响航行器的航行性能，因此如何快速准确地确定水翼结构的尺寸参数一直是本领域的研究热点。

发明内容

本申请实施例提供一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置及设备，能够快速准确地确定跨介质航行器的水翼结构尺寸参数。

第一方面，本申请实施例提供一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法，该方法包括：

获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

根据跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组；

基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

在确定所述第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和所述第一强度满足第一强度条件的情况下，将所述第一组尺寸参数确定为所述水翼结构的尺寸参数。

第二方面，本申请实施例提供了一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置，该装置包括：

获取模块，用于获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

第一确定模块，用于根据跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

选择模块，用于从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组；

第二确定模块，用于基于第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

第三确定模块，用于在确定第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和第一强度满足第一强度条件的情况下，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

处理器执行计算机程序指令时实现如第一方面任意一项所述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面任意一项所述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，电子设备能够执行如第一方面任意一项所述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

本申请实施例的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定的方法、装置及设备，通过获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数，并从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，基于选择的第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度，在第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件以及第一强度满足第一强度条件的情况下，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。本申请实施例的水翼结构尺寸参数确定基于仿真软件实验进行，由于仿真软件具有准确度高和效率高的特点，因此，本申请实施例提供的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法能够快速准确的确定水翼结构的尺寸参数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的水翼结构示意图；

图3是步骤S102具体实现方式的流程示意图；

图4是步骤S104具体实现方式的流程示意图；

图5是步骤S1042具体实现方式的流程示意图；

图6是跨介质航行器在水下航行模态时水翼结构的升力和阻力随攻角变化的曲线图；

图7是本申请实施例提供的另一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法的流程示意图；

图8是跨介质航行器在水面航行模态时有水翼和无水翼两种情况下所受阻力变化的曲线图；

图9是本申请实施例提供的一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在航行器技术领域中，水翼结构的尺寸参数对航行器是很重要的，会直接影响航行器的航行性能，所以如何快速准确地确定水翼结构的尺寸参数一直是研究热点。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法、装置、设备、存储介质及产品。本申请实施例的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数基于仿真软件进行仿真实验获得，由于仿真软件具有准确度高和效率高的特点，因此能过解决上述如何快速准确地确定水翼结构的尺寸参数的问题。

下面首先对本申请实施例所提供的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法进行介绍。

图1示出了本申请实施例提供的一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法的流程示意图。如图1所示，该跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法具体可以包括如下步骤：

S101、获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

S102、根据跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

S103、从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组；

S104、基于第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

S105、判断第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件和第一强度是否满足第一强度条件，在第一水动力性能参数不满足第一水动力性能条件和第一强度不满足第一强度条件的情况下，执行S106并返回S104；在第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和第一强度满足第一强度条件的情况下，执行S107；

S106、从多组尺寸参数种重新选择第一组尺寸参数；

S107、将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。

由此，通过获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数，并从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，基于选择的第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度，在第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件以及第一强度满足第一强度条件的情况下，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。本申请实施例的水翼结构尺寸参数确定基于仿真软件实验进行，由于仿真软件具有准确度高和效率高的特点，因此，本申请实施例提供的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法能够快速准确的确定水翼结构的尺寸参数。

下面介绍上述各个步骤的具体实现方式。

需要说明的是，本申请实施例的水翼结构尺寸参数确定方法，是基于选定好的水翼结构的基本结构参数为前提来实现的。作为一种示例，基本结构参数可以包括水翼结构的数量、总体形状、翼型和初始安装位置。

作为更具体示例，该跨介质航行器可以包括左右对称的两对结构相同的水翼结构，分别位于距离航行器艏端1/4和3/4处，水翼结构安装于过跨介质航行器中轴线的水平平面上，通过可控的转动机构与航行器相连。

更具体地，该水翼结构可以如图2所示，水翼形状设计为包括一端与航行器连接的平直连接体201，另一端连接平翼202，平翼202连接弯曲连接体203，弯曲连接体203另一端与斜翼204相连接，斜翼204向航行器底端延伸，平翼202与斜翼204之间连有弯曲的支撑翼205。

跨介质航行器在水面航行模态下航行时存在一定的攻角，航行器的升力主要由斜翼204提供，其中在攻角为0~8度范围内斜翼204存在较大的升力系数和较小的阻力系数，可选的，斜翼204选择AG24翼型。而航行器在水下模态航行时，需要通过水翼结构来调节升降，此时，航行器的升力主要由平翼202提供，其中在攻角为-5~5度范围内平翼202存在较大的升力系数和较小的阻力系数，可选的平翼202选择对称的NACA0012翼型。支撑翼205的翼型与平翼202的翼型相同，选择对称的NACA0012翼型。

可选的，由于斜翼204产生的升力通过力的传导，导致平翼202根部会出现最大的屈服应力应力集中，因此平翼202采用的跟梢比可为1.2的跟梢比，其中，跟梢比为翼面的翼根和翼梢的弦长之比。平翼202翼梢弦长、支撑翼205弦长与斜翼204弦长一致，前、后水翼的平翼202的展弦比分别为2和1.5，其中，展弦比是展长和弦长之比。弯曲的斜翼204与平翼202形成的夹角可为60度，展向曲率为固定值；弯曲的支撑翼205一端连接平翼202展向中段，另一端连接斜翼204展向中段，展向曲率也为固定值，其中，展向曲率表征斜翼204的弯曲程度，展向曲率越大表明弯曲程度越大。

在一些实施例中，在S101中，目标工况是指航行器在和其所要执行动作有直接关系的条件下的工作状态。为了适应航行实际需求，跨介质航行器经常要航行在各种工况下，例如：不同的吃水、多种气象条件、窄航道、浅水区和拖曳航行等。

在获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求之后，还需要基于目标工况以及升力需求确定水翼结构的多组尺寸参数。

在一些实施例中，在S102中，作为一种示例，尺寸参数可以包括水翼结构的弦长与展长。

确定水翼结构的初始弦长和展长时，通过航行器的设计重量以及目标航行速度和目标航行姿态，得到水翼结构所需提供的总升力；通过选择的水翼翼型及航行器的目标航行姿态，得到水翼的翼型在对应攻角下的升力系数。

作为一种示例，为了准确计算水翼结构的尺寸参数，如图3所示，上述S102可以包括如下步骤：

S1021、根据跨介质航行器的重量，目标航行姿态和目标航行速度，确定水翼结构所需提供的总升力；

S1022、基于水翼结构的翼型及目标航行姿态，确定翼型在对应攻角下的升力系数；

S1023、根据以下公式（1）确定水翼结构的多组尺寸参数：

（1）

其中，L为水翼结构所需提供的总升力，U为跨介质航行器的目标航行速度，

为 翼型在对应攻角下的升力系数，

为水翼结构的弦长，

为水翼结构的展长，

为介质的密 度。

更具体地，对于水翼结构中斜翼204的初始弦长和展长，通过以下方式确定：依据 航行器的初步设计，确定航行器在给定工况下的速度 、升沉位置和纵倾角。可选地，控制水 上航行模态时前后水翼的斜翼204约有一半着水，即确定前后斜翼204的展长

、

。通过 航行器航行时的纵倾角确定斜翼204的升力系数

；通过航行器的总重量和排水体积，得到 斜翼204需要提供的升力L；通过水翼的安装位置和航行器的纵倾角，确定前、后水翼的负载 百分比，从而得到前、后水翼在水面投影的展长分别是

、

，其中，纵倾角是航行器在正 浮时的水线面与纵倾后的水线面相交的角度，纵倾是指航行器中纵剖面垂直于静止水面， 但是中横剖面与铅垂面成一纵倾角时的浮态。由于前、后水翼斜翼204弦长一致，

为斜翼 204的弦长，则满足如下公式（2）：

（2）

对上述公式（2）进行转换，得到如下公式（3），由公式（3）得到初始的斜翼204弦长

：

（3）

基于以上方法的得到的水翼结构尺寸参数有多组，为了方便后续步骤的执行，需要从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组。

在一些实施例中，在S103中，从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，需要说明的是，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组，后续重新确定第一组尺寸参数都是依照相应的仿真结果进行调整，不再采用原来的方式，通过根据跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求进行尺寸参数的确定。

在一些实施例中，在S104中，作为一种示例，当航行器在水下模态下航行时，可选STAR CCM+作为仿真计算工具，数值模拟计算域可采用矩形区域：15L×5L×5L，L为跨介质航行器的总长度，航行器表面为无滑移壁面，无滑移壁面边界条件是指：当流体分子与固体表面接触时，流体分子会黏附在固体表面上，与固体表面保持相同的速度。计算域侧面及上下面采用对称平面，出口边界采用压力出口，入口边界采用速度入口。跨介质航行器近场进行网格加密，以提高计算精度。可选地，跨介质航行器的壁面第一层网格尺寸满足最大值在30~60范围，最终的流体计算网格数量约为150万，流体控制方程采用三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程，标准K-E湍流模型，时间为二阶精度隐式非定常离散。

作为一种示例，为了快速确定第一水动力性能参数，如图4所示，上述S104可以包括如下步骤：

S1041、判断第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件；

S1042、在确定第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件的情况下，基于第一水动力性能参数，确定水翼结构的第一应力应变分布。

为了确定水翼结构的第一应力应变分布，如图5所示，上述S1042可以包括如下步骤：

S10421、基于第一组尺寸参数，构建水翼结构的有限元网格模型；

S10422、将第一水动力性能参数输入有限元网格模型，得到水翼结构的第一应力应变分布。

可选地，有限元网格模型以ABAQUS作为仿真计算工具搭建，其中有限元是一种求解数值技术，对航行器及水翼结构区域进行分解，得到每个子区域都成为简单的部分，这些简单的部分就称作有限元。

确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数和水翼结构的第一强度后，为了确保所确定的第一水动力性能参数和第一强度的合理性和准确性，需要判断第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件以及第一强度是否满足第一强度条件。

在一些实施例中，在S105中，在第一水动力性能参数不满足第一水动力性能条件和第一强度不满足第一强度条件的情况下，执行S106：从多组尺寸参数中重新确定第一组尺寸参数，重新选择的第一组尺寸参数与先前选择的第一组尺寸参数不同，在第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和第一强度满足第一强度条件的情况下，执行S107：将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。

为了准确判断第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件以及第一强度是否满足第一强度条件，特别的，在水下航行模态时，可参考图6所示的跨介质航行器在水下航行模态时水翼结构的升力和阻力随攻角变化的曲线图。

在一些实施例中，在S106中，重新选择的第一组尺寸参数与先前选择的第一组尺寸参数不同。

在一些实施例中，在S107中，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数是在第一组尺寸参数即满足第一水动力性能条件又满足第一强度条件的前提下进行的。作为一种示例，确定尺寸参数之后，输出水翼结构的模型以及性能曲线，依据确定的水翼结构尺寸参数进行加工。

图7示出了本申请实施例提供的另一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法的流程示意图。如图7所示，该跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法具体可以包括如下步骤：

S701、获取跨介质航行器在水面模态下航行时的目标工况以及升力需求

S702、根据跨介质航行器在水面模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

S703、从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组；

S704、基于第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在水面模态下航行时的第二水动力性能参数以及水翼结构的第二强度；

S705、判断第二水动力性能参数是否满足第二水动力性能条件和第二强度是否满足第二强度条件，在第二水动力性能参数不满足第二水动力性能条件和第二强度不满足第二强度条件的情况下，执行S706并返回S704；在第二水动力性能参数满足第二水动力性能条件和第二强度满足第二强度条件的情况下，执行S707；

S706、从多组尺寸参数种重新选择第一组尺寸参数；

S707、将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。

由此，通过获取跨介质航行器在水面航行模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数，并从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，基于选择的第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在水面航行模态下航行时的第二水动力性能参数以及水翼结构的第二强度，在第二水动力性能参数满足第二水动力性能条件以及第二强度满足第二强度条件的情况下，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。本申请实施例的水翼结构尺寸参数确定基于仿真软件实验进行，由于仿真软件具有准确度高和效率高的特点，因此，本申请实施例提供的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法能够快速准确的确定水翼结构的尺寸参数。

下面介绍上述各个步骤的具体实现方式。

在一些实施例中，在S701中，在获取跨介质航行器在水面航行模态下航行时的目标工况以及升力需求之后，还需要基于目标工况以及升力需求确定水翼结构的多组尺寸参数。

在一些实施例中，在S702中，主要需要确定水翼结构的弦长与展长，具体如何确定与上述S102相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，在S703中，需要说明的说，通过上述步骤S702确定的尺寸参数有多组，需要从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数。后续重新确定第一组尺寸参数都是依照相应的仿真结果进行调整，不再采用原来的方式，通过根据跨介质航行器在水面航行模态下航行时的目标工况以及升力需求进行尺寸参数的确定。

在一些实施例中，在S704中，作为一种示例，航行器在水面模态下航行时，可选STAR CCM+作为仿真计算工具，数值模拟计算域可采用矩形区域：15L×5L×5L，L为跨介质航行器的总长度，航行器表面为无滑移壁面。计算域侧面采用对称平面，出口边界采用压力出口，其余边界均为速度进口，速度入口采用VOF造波法模拟水面波浪，VOF造波法是指基于VOF模型提出的边界造波的数值造波方法，其中，VOF模型可以通过求解一组动量方程并跟踪整个计算域中每种流体的体积分数来对两种或更多种不混溶流体进行建模。跨介质航行器的近场区域采用重叠网格，背景区域进行网格加密，保证与重叠网格数据交换的网格尺寸一致。可选地，跨介质航行器的壁面第一层网格尺寸满足Y+最大值在30~60范围，跨介质航行器能够在z方向和绕y轴两个自由度运动。重叠网格满足跨介质航行器自适应旋转和平移运动带来的变化，最终流场计算的总网格数量约为360万，流体控制方程采用三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程，标准K-E湍流模型，时间为二阶精度隐式非定常离散，流域采用欧拉多相流，欧拉多相流模型允许对多个独立但又相互作用的相进行模拟，其中VOF模型就是一种欧拉多相流模型，流域体积VOF法来捕捉航行器在水面运动过程中水面的变化。

为了确保第二水动力性能参数和第二强度的准确性和合理性，需要进一步判断第二水动力性能参数是否满足第二水动力性能条件以及第二强度是否满足第二强度条件。

在一些实施例中，在S705中，在第二水动力性能参数不满足第二水动力性能条件和第二强度不满足第二强度条件的情况下，从多组尺寸参数中重新确定第一组尺寸参数，重新选择的第一组尺寸参数与先前选择的第一组尺寸参数不同。作为一种示例，判断第二水动力性能参数是否满足第二水动力性能条件可以参考如图8所示的在水面航行模态时跨介质航行器有水翼和无水翼两种情况下所受阻力变化的曲线图。

在一些实施例中，在S706中，重新选择的第一组尺寸参数与先前选择的第一组尺寸参数不同。

在一些实施例中，在S707中，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数是在第一组尺寸参数即满足第二水动力性能条件又满足第二强度条件的前提下进行的。作为一种示例，确定尺寸参数之后，输出水翼结构的模型以及性能曲线，依据确定的水翼结构尺寸参数进行加工

需要说明的是，上述本申请实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定。本领域技术人员可知，随着新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题同样适用。

基于相同的发明构思，本申请还提供了一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置，具体结合图9进行详细说明。

图9示出了本申请实施例提供的一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置。

如图9所示，该跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置900可以包括：

获取模块901，用于获取跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

第一确定模块902，用于根据跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

选择模块903，用于从多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，第一组尺寸参数为多组尺寸参数中的任意一组；

第二确定模块904，用于基于第一组尺寸参数，确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

第三确定模块905，用于在确定第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和第一强度满足第一强度条件的情况下，将第一组尺寸参数确定为水翼结构的尺寸参数。

下面对上述跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置900进行详细说明，具体如下所示：

在一些实施例中，为了更为准确的确定水翼结构的多组尺寸参数，上述第一确定模块902可以包括以下单元：

第一确定单元，用于根据跨介质航行器的重量，目标航行姿态和目标航行速度，确定水翼结构所需提供的总升力；

第二确定单元，用于基于水翼结构的翼型及目标航行姿态，确定翼型在对应攻角下的升力系数；

第三确定单元，用于根据公式（1）确定水翼结构的多组尺寸参数。

（1）

在一些实施例中，为了准确的确定跨介质航行器在第一模态下航行时的第一水动力性能参数，上述第二确定模块904可以包括以下单元：

判断单元，用于判断第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件；

确定单元，用于在确定第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件的情况下，基于第一水动力性能参数，确定水翼结构的第一应力应变分布。

在一些实施例中，为了快速准确的确定水翼结构的第一应力应变分布，上述确定单元可以包括以下子单元：

构建子单元，用于基于第一组尺寸参数，构建水翼结构的有限元网格模型；

获取子单元，用于将第一水动力性能参数输入有限元网格模型，得到水翼结构的第一应力应变分布。

图10示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

该电子设备1000可以包括处理器1020以及存储有计算机程序指令的存储器1030。

具体地，上述处理器1020可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器1030可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器1030可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器1030可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器1030可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器1030是非易失性固态存储器。

在特定实施例中，存储器1030包括只读存储器（ROM）。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除PROM（EPROM）、电可擦除PROM（EEPROM）、电可改写ROM（EAROM）或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

存储器1030可包括只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形（非暂态）计算机可读存储介质（例如，存储器设备），并且当该软件被执行（例如，由一个或多个处理器）时，其可操作来执行参考根据本申请公开的第一方面的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法所描述的操作。

处理器1020通过读取并执行存储器1030中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

在一个示例中，电子设备1000还可包括通信接口1040和总线1010。其中，如图10所示，处理器1020、存储器1030、通信接口1040通过总线1010连接并完成相互间的通信。

通信接口1040，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线1010包括硬件、软件或两者，将电子设备1000的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、外围组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线910可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

该电子设备1000可以实现结合图1和图9描述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法和装置。

另外，结合上述实施例中的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM（EROM）、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频（RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本申请的实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法，其特征在于，包括：

获取所述跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，所述第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

根据所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

从所述多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，所述第一组尺寸参数为所述多组尺寸参数中的任意一组；

基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

在确定所述第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和所述第一强度满足第一强度条件的情况下，将所述第一组尺寸参数确定为所述水翼结构的尺寸参数；

其中，所述根据所述跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定所述水翼结构的多组尺寸参数，包括：根据所述跨介质航行器的重量，目标航行姿态和目标航行速度，确定所述水翼结构所需提供的总升力；基于所述水翼结构的翼型及所述目标航行姿态，确定所述翼型在对应攻角下的升力系数；根据以下公式确定所述水翼结构的多组尺寸参数：

；

其中，L为所述水翼结构所需提供的总升力，U为所述跨介质航行器的目标航行速度，

为所述翼型在对应攻角下的升力系数，

为所述水翼结构的弦长，

为所述水翼结构的展长，

为介质的密度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度，包括：

基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数；

判断所述第一水动力性能参数是否满足第一水动力性能条件；

在确定所述第一水动力性能参数满足所述第一水动力性能条件的情况下，基于所述第一水动力性能参数，确定所述水翼结构的第一应力应变分布。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第一水动力性能参数不满足所述第一水动力性能条件或所述第一强度不满足所述第一强度条件的情况下，从所述多组尺寸参数中重新选择第一组尺寸参数，重新选择的第一组尺寸参数与先前选择的第一组尺寸参数不同；

返回所述基于所述第一组尺寸参数， 确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度，直至第一水动力性能参数满足所述第一水动力性能条件以及水翼结构的第一强度满足所述第一强度条件。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一模态为水下航行模态时，在确定所述第一强度满足所述第一强度条件之后，根据所述第一组尺寸参数，确定所述水翼结构的尺寸参数之前，所述方法还包括：

基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在水面航行模态下航行时的第二水动力性能参数；

判断所述第二水动力性能参数是否满足第二水动力性能条件；

在所述第二水动力性能参数满足所述第二水动力性能条件的情况下，基于所述第二水动力性能参数，确定所述水翼结构的第二应力应变分布；

判断所述第二应力应变分布是否满足第二强度条件；

所述在所述第一强度满足所述第一强度条件的情况下，根据所述第一组尺寸参数，确定所述水翼结构的尺寸参数，包括：

在所述第一强度满足所述第一强度条件和所述第二强度满足所述第二强度条件的情况下，将所述第一组尺寸参数确定为所述水翼结构的尺寸参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第二水动力性能参数不满足所述第二水动力性能条件或所述第二强度不满足所述第二强度条件的情况下，从所述多组尺寸参数中重新选择第一组尺寸参数；

返回所述基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度，直至满足所述第一水动力性能条件、所述第一强度条件、所述第二水动力性能条件和所述第二强度条件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一水动力性能参数包括升力、第一阻力和第一压力分布；

相应地，所述第一水动力性能条件包括：

所述第一水动力性能参数中的第一阻力小于第一阻力阈值；

所述升力与对应攻角呈线性变化以及当所述升力为零时所述对应攻角小于预设角度；

所述第一强度条件为由所述第一压力分布得到的应力应变分布满足第一强度要求 。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二水动力性能参数包括第二阻力、第二压力分布、姿态和浸没深度；

相应地，所述第二水动力性能条件包括：

所述第二水动力性能参数中的第二阻力小于第二阻力阈值；

所述姿态为预设姿态以及所述浸没深度符合预设浸没深度；

所述第二强度条件为由所述第二压力分布得到的应力应变分布满足第二强度要求。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一水动力性能参数，确定所述水翼结构的第一应力应变分布，包括：

基于所述第一组尺寸参数，构建所述水翼结构的有限元网格模型；

将所述第一水动力性能参数输入所述有限元网格模型，得到所述水翼结构的第一应力应变分布。

9.一种跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，所述第一模态为水下航行模态或水面航行模态；

第一确定模块，用于根据所述跨介质航行器在第一模态下航行时的目标工况以及升力需求，确定水翼结构的多组尺寸参数；

选择模块，用于从所述多组尺寸参数中选择第一组尺寸参数，所述第一组尺寸参数为所述多组尺寸参数中的任意一组；

第二确定模块，用于基于所述第一组尺寸参数，确定所述跨介质航行器在所述第一模态下航行时的第一水动力性能参数以及水翼结构的第一强度；

第三确定模块，用于在确定所述第一水动力性能参数满足第一水动力性能条件和所述第一强度满足第一强度条件的情况下，将所述第一组尺寸参数确定为所述水翼结构的尺寸参数；

其中，第一确定模块还用于：根据所述跨介质航行器的重量，目标航行姿态和目标航行速度，确定所述水翼结构所需提供的总升力；基于所述水翼结构的翼型及所述目标航行姿态，确定所述翼型在对应攻角下的升力系数；根据以下公式确定所述水翼结构的多组尺寸参数：

；

其中，L为所述水翼结构所需提供的总升力，U为所述跨介质航行器的目标航行速度，

为所述翼型在对应攻角下的升力系数，

为所述水翼结构的弦长，

为所述水翼结构的展长，

为介质的密度。

10.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-8任意一项所述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述的跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方法。

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