圆碟形水下滑翔机有着很好的水下机动性和操纵性,能够在一些固定水深范围和复杂水域进行长时间待机工作,具有成本较低、续航力持久、水下机动性灵活以及远距离遥控操控等优点,因此在科研观测和资源勘探等领域具有广泛的应用。随着圆碟形水下滑翔机的用途多样化,对其性能要求也更高。水下滑翔机大部分质量分布于耐压壳,为了保证圆碟形水下滑翔机更持久的续航能力,需要对耐压壳做轻量化处理;深海的复杂环境也需要其耐压壳有足够的抗压强度和结构稳定性;圆碟形水下滑翔机的外形需要更好的流体动力性来降低运动阻力,提高升阻比。因此圆碟形水下滑翔机的耐压壳强度稳定性计算、耐压壳轻量化和外形水动力学优化等问题需要更深入研究。本文针对一种新型圆碟形水下滑翔机的耐压壳结构和外形进行优化分析。内容主要包括:球-环-环形耐压壳结构优化;对圆碟形水下滑翔机耐压壳装配偏差进行优化计算;优化圆碟形水下滑翔机的机身外形使其具有更好的流体动力性能。主要内容如下:(1)球-环-环形耐压壳的结构优化通过正交试验法分析对比耐压壳的壳厚、小环肋厚度、大环肋厚度对耐压壳强度稳定性及质量的影响程度;对耐压壳环肋进行开孔试验,通过正交试验法筛选包括方形孔、椭圆形孔、拱门形孔、菱形孔、圆洞形孔、长圆洞形孔6种孔形状,选出最优的开孔形状;对耐压壳的小环肋和大环肋分两步依次进行结构开孔优化,采用拉丁超立方抽样法对设计变量进行试验计算,对试验数据进行克里格响应面拟合,条件约束为结构满足强度稳定性要求,优化目标为结构质量最小,采用多目标遗传优化法对设计变量进行优化分析。在约束条件限制下对耐压壳完成优化。(2)球-环-环形耐压壳装配偏差优化计算通过有限元软件ANSYS对耐压壳模拟螺栓预紧力以及工作压力(500m水深),分析耐压壳发生错位装配、径向装配偏差、周向旋转装配偏差时耐压壳强度稳定性的变化,以及在满足强度稳定性约束下耐压壳所允许的最大径向偏差、旋转偏差。(3)圆碟形水下滑翔机机身外形优化通过有限元软件FLUENT计算分析机身直径、高度、机身表面饱和度变化对圆碟形水下滑翔机的水动力性能的影响,包括运动阻力、升力、升阻比以及俯仰力矩。设计优化圆碟形水下滑翔机机身外形,使之具有更好流体动力性能。