(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211342030.1 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 北京大学 地址 100080 北京市海淀区颐和园路5号 申请人 北京大学南昌创新研究院 (72)发明人 段慧玲　李宏源　史泽奇　谭湘葵　 吕鹏宇　吕凯　李秉臻　成名　 (74)专利代理 机构 北京东方亿 思知识产权代理 有限责任公司 1 1258 专利代理师 彭琼 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 跨介质航行器的水翼结构尺寸参数确定方 法、 装置及设备 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 115408778 A 2022.11.29 CN 115408778 A 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。 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。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408778 A 25.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或2所述的方法， 其特征在于， 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。 7.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； 所述升力与所述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  。 8.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。 9.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。 10.一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权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408778 A 3