一种小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，该方法包括以下步骤：A、构建小型多旋翼植保无人机的三维模型；B、将三维模型的生成文件导入Mesh软件进行网格划分，并把生成的网格文件导入CFD软件；C、在CFD软件中对小型多旋翼植保无人机进行喷雾场模拟；D、建立结构优化设计变量、优化约束条件并选取优化目标函数作为评价指标；E、通过MBC工具箱对参数点进行抽样取点；F、将抽样取点获得的参数点坐标数值代入CFD中进行流场模拟；G、通过MBC工具箱中RBF网络模型对抽样数据和流场模拟的结果进行拟合；H、通过GA算法进行结构优化。本发明专利技术的结构优化设计方法能够获得小型多旋翼植保无人机的喷嘴最佳位置。

A structural optimization design method of small multi rotor plant protection UAV

The invention discloses a small multi rotor plant protection UAV structure optimization design method. The method comprises the following steps: A, constructing a three-dimensional model of a small multi rotor plant protection UAV; B, importing the generation document of the three-dimensional model into the Mesh software for grid division, and importing the generated grid file into CFD software; C, and spraying the small multi rotor plant protection UAV in CFD software. Field simulation; D. establish structural optimization design variables, optimize constraints and select optimization objective function as evaluation index; e. sample the parameter points through MBC toolbox; F. substitute the coordinates of the parameter points obtained from sampling into CFD for flow field simulation; g. fit the sampling data and flow field simulation results through RBF network model in MBC toolbox; H GA algorithm is used to optimize the structure. The structure optimization design method of the invention can obtain the best nozzle position of the small multi rotor plant protection UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法
本专利技术属于无人机
，具体地说是一种能够确定喷嘴安装位置的小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法。
技术介绍
无人机相对于传统植保机械它具有以下优点：能够精确高效地完成病虫害的防治；不受地理条件的影响；农作物任何生长期都可以实施施药任务。而相比固定翼飞机和轻型直升机，小型多旋翼植保无人机灵活性好，无需专门起降场地，在旋翼下洗风场的作用下能够实现低空施药作业，具有工作效率高，作业效果好，农药利用率高，中毒率低等优点。因此，开展对小型多旋翼植保无人机的研究对提高农业病虫害防治具有重要意义。尽管小型多旋翼植保无人机优点众多，但在其工作过程中仍存在着许多问题，如：农药使用量大、农药飘移严重以及雾滴沉积分布不均匀等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对小型多旋翼植保无人机在工作过程中存在农药使用量大、农药飘移严重以及雾滴沉积分布不均匀等问题，提供一种能够确定喷嘴安装位置的小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种小型多旋翼植保无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/nA、利用建模软件构建简化后的小型多旋翼植保无人机的三维模型，所述三维模型至少由机身、旋翼、机臂三个部分组成；/nB、将三维模型的生成文件导入Mesh软件，进行网格划分，并把生成的网格文件导入CFD软件；/nC、在CFD软件中对小型多旋翼植保无人机进行喷雾场模拟；其中，喷雾场模拟需要进行湍流模型的设置、离散方式的设置、交界面的设置、离散相的设置、收敛迭代的设置；/nD、建立结构优化设计变量、优化约束条件并选取优化目标函数作为评价指标，该评价指标为小型多旋翼植保无人机液滴沉积分布的均匀性；/nE、通过MBC工具箱对表...

【技术特征摘要】
1.一种小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、利用建模软件构建简化后的小型多旋翼植保无人机的三维模型，所述三维模型至少由机身、旋翼、机臂三个部分组成；
B、将三维模型的生成文件导入Mesh软件，进行网格划分，并把生成的网格文件导入CFD软件；
C、在CFD软件中对小型多旋翼植保无人机进行喷雾场模拟；其中，喷雾场模拟需要进行湍流模型的设置、离散方式的设置、交界面的设置、离散相的设置、收敛迭代的设置；
D、建立结构优化设计变量、优化约束条件并选取优化目标函数作为评价指标，该评价指标为小型多旋翼植保无人机液滴沉积分布的均匀性；
E、通过MBC工具箱对表示结构优化设计变量的参数点进行抽样取点；
F、将抽样取点获得的参数点坐标数值代入CFD中进行流场模拟，流场模拟的设定同步骤C；
G、通过MBC工具箱中RBF网络模型对抽样数据和流场模拟的结果进行拟合，拟合的标准误差R2大于0.8时进入下一步，否则回到步骤E重新进行抽样取点；
H、拟合合格的参数点坐标数值再通过GA算法进行结构优化，获得小型多旋翼植保无人机的喷嘴最佳位置。


2.根据权利要求1所述的小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤A中的建模软件为Soildworks软件。


3.根据权利要求1所述的小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤B中的生成文件为STEP文件、网格文件为*.msh文件；所述步骤B中的网格划分方式是采用自下而上的非结构化网格。


4.根据权利要求1所述的小型多旋翼植保无人机结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤C中的湍流模型采用k-ω湍流模型、离散方式采用有限体积法、动域和静域的交界面设置为Interface、离散相采用DPM模型、收敛迭代的方式为先迭代连续相后迭代离散相。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈青，张超，蒋雪松，仓业峥，刘键，朱赢，张志鹏，许林云，周宏平，茹煜，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32