基于全民阅读的经典阅读推广策略研究及基于设计空间探索的型线自动优化

基于全民阅读的经典阅读推广策略研究[摘要]全民阅读活动在我国取得较大进展，国民综合阅读率连年上升。但传统阅读、经典阅读的现状却不容乐观，图书馆作为阅读推广的主阵地之一，应抓住契机，采取有效措施，在全民阅读的基础上，做好经典阅读的导读、宣传、推广工作，让经典阅读重新成为大众阅读的主旋律。[关键词]全民阅读经典阅读图书馆

2007年，我国国民阅读率止住连续6年下滑趋势而略有回升，显示社会各界近年来积极开展国民阅读促进活动初见成效。随后的几年时间里，国民综合阅读率逐年上升，第八次全国国民阅读调查结果显示，2010年我国18-70周岁国民的综合阅读率达到了77.1%，69.1%的国民认为当今社会阅读对于个人的生存和发展来说“非常重要”或“比较重要”【1】。综合阅读率的增长虽然令人欣慰，但一个不争的事实是，这些增长率大多来源于数字阅读、通俗阅读、动漫阅读等，传统纸质媒介阅读率增幅低于数字阅读增长率。调查没有给出经典阅读上升或下降的数据，但可以想见，以纸质媒介为主体的经典阅读率即使有所上升，涨幅也是有限的。因此，对于公共图书馆来说，当前的一个重要任务就是，在推进全民阅读的同时，有目的、针对性地加强对经典阅读的宣传与推进。公共图书馆在促进全民阅读中取得的进展2006年4月5日，中共中央宣传部、中央文明办、新闻出版总署、文化部、教育部等11家部委共同向全社会发出关于开展全民阅读活动的倡议书，倡导全国各地区各部门各团体，积极开展全民阅读活动。图书馆以其专业性、权威性和独有的丰富资源成为读书活动的一个主要阵地，也是倡导全民阅读、终身阅读等阅读基本理念的中坚，是联系群体阅读和个体阅读的桥梁。近年来，我国图书馆在倡导全民阅读方面也取得了一定的成就，除了在传统的提供阅读空间和阅读材料服务上的不断改进以外，图书馆还主动开展了一些有关全民阅读的项目和活动。1.1中图学会阅读推广委员会2009年，中国图书馆学会阅读推广委员会正式成立，下设秘书处和15个专业委员会，所属200余位专家、学者遍布全国各级学会组织和图书馆，从事阅读活动的策划、组织、实施和研究工作，为全民阅读的推广提供了重要的、强有力的组织保障和队伍保障【2】。其中，图书馆与社会阅读委员会挂靠东莞图书馆，旨在通过对社会阅读领域的研究工作，指导、协助全国各级各类图书馆开展科普与阅读活动，为其提供理论及实践方面的咨询、帮助，充分发挥图书馆组织社会阅读的核心作用。这支具备理论与实践能力的骨干队伍有力地推动了全民阅读活动的有序开展，并迅速形成品牌效应，在业内和社会引起了较大反响。1.2北京“尚读”沙龙这是首都图书馆和北京青年报社联合主办的公益性文化活动，2010年成立，以名家新作为出发点，培养全社会的阅读习惯。该沙龙每两周一次，邀请国内外知名专家、学者、作家作为主讲人出席，以演讲、对谈等形式，与市民进行面对面的交流，并向所有市民免费开放。1.3“小桔灯”阅读计划深圳沙头角街道图书馆的“小桔灯”阅读计划于2007年4月制定实施。主要内容包括开心阅读、成长阅读、分享阅读、经典阅读和网络阅读5个方面近20个不同类别的活动。并通过举办形式多样的阅读推广活动，引导辖区居民多读书、读好书。1.4全民阅读的“苏州模式”苏州图书馆有着“读书人的天堂”之美誉，每年9月28日，以该馆为中心，开展多种多样的读书活动。苏州地区文化底蕴深厚，有非常悠久的读书传统，苏州图书馆正是在此基础上，逐步推进读书活动，这些活动不仅得到了政府的支持，也得到了民众的响应。1.5东莞“图书馆之城”东莞图书馆在一年一度的“东莞读书月”，推出一系列与读书有关的活动，如：举办东莞学习论坛、读书系列讲座、图书展等，这些活动丰富了人们的文化生活，产生了良好的社会效果。在此基础上，市政府召开专门工作会议，着力打造建设“图书馆之城”。2推广经典阅读当前是在全民阅读的基础上推广经典阅读的重要时机。随着读书活动的成功举办，阅读也呈现出碎片化阅读、速读、缩读、读图等新特征，“深阅读”、“经典阅读”似乎成了学术界的专利，与大众越来越远。对这种现象，公共图书馆要引起重视，在营造全民阅读氛围的基础上，抓住机会，积极推动读者进行经典阅读。笔者认为，综合各种因素考虑，当前正是开展经典阅读的大好时机。2.1全民阅读的高涨为经典阅读推广打下良好的基础全国国民阅读调查数据显示，2008年，18-70周岁的成年国民书报刊及数字出版物等各种媒介综合阅读率为69.7%，2009年为72%，2010年综合阅读率为77.1%。阅读率的连年上升说明国民对阅读作用的认知和接受程度越来越高，全民阅读的氛围已经或者说正在形成，自觉阅读渐成风尚。另外，在对我国国民最喜欢的图书与作家的调查中，《三国演义》、《红楼梦》、《水浒传》和《西游记》以明显优势位居前列，鲁迅、曹雪芹、老舍等文学巨匠也连年榜上有名。2010年，14-17周岁人群最喜欢的10本书中，中国古代四大名著列于前四。这些数据充分说明在全民阅读氛围的带动下，读者是有阅读经典的渴望的，只是这种渴望往往被“功利性阅读”、“娱乐性阅读”挤压下去了，公共图书馆要做的就是将读者的经典阅读渴望进一步激发出来。2.2中央及各级政府对经典阅读的重视起到示范带头作用2010年，中国开始在文化领域掀起一轮打击“三俗（庸俗、低俗、媚俗）”活动，而且“低俗化”已经被视为文化体制改革中出现的新问题。胡锦涛在中共中央政治局第22次集体学习时指出，要坚决抵制庸俗、低俗、媚俗之风，这是近年来中央最高层首次明确强调抵制“三俗”之风【3】。专家指出，要从根本上抵制“三俗”，需要重塑主流价值观的引导力和影响力，让主流文化重新占领文化的主阵地，“唱红歌”、“读经典”就是重要措施之一。重庆市是“读经典”活动的典型，2008年11月，重庆市向全市领导干部发出“读点经典”的号召，在全市开展经典阅读活动。围绕“读点经典”活动，由重庆市委宣传部和西南大学共同编辑出版了《读点经典》丛书，各区县、市级各单位组织开展各类读书活动300余项，掀起了全市阅读经典的高潮。党政领导带头阅读经典，不仅在全社会具有极大的示范作用，也是对开展经典阅读的有力支持，公共图书馆可以以此为契机，在普通大众中也掀起经典阅读的热潮。2.3国家对公共图书馆投入力度的加大为经典阅读推广提供保障近年来，国家对公共图书馆的投入力度逐年加大，2006年国家对公共图书馆财政补助为366089.2万元，2007年增加到450512万元，2008年加大到531926.4万元【4】，购书经费也相应的有所增加，这就使得公共图书馆有了更大的财力去购买经典图书，举办阅读活动。2011年2月，文化部下发《文化部、财政部关于推进全国美术馆、公共图书馆、文化馆（站）免费开放工作的意见》的文件，要求各级公共图书馆进一步向社会免费开放，取消公共图书馆办证费、验证费、自修室使用费、电子阅览室上网费等收费项目，降低非基本服务收费。文件中还提出了免费开放的保障机制，要求各级文化、财政部门要高度重视，将免费开放作为公共文化服务体系建设的重点工作，纳入文化建设总体规划，纳入重要议事日程，纳入财政预算。各级财政部门要建立免费开放经费保障机制，中央财政安排专项资金，重点对中西部地区公共图书馆开展基本服务项目所需经费予以补助，对东部地区予以适当奖励。投入力度的加大为公共图书馆的全面发展提供了保障，为经典阅读的推广解决了“无米之炊”的烦恼。3公共图书馆推广经典阅读的具体策略随着社会经济的发展，国民收入也不断增长，人们对图书价格接受能力明显提高，但这种提高远远赶不上目前图书实际定价的增长速度，一些有内涵的经典图书恰恰是“贵中之贵”，图书价格的虚高让许多读者望而却步【5】。在中国家庭藏书还得不到普及的情况下，图书馆在阅读生活中的意义就被凸现出来，推动经典阅读更是责无旁贷。3.1倡导图书馆员主动阅读经典、传递经典图书馆员向读者传递信息的过程，实际上有一个将书中的信息通过自己的思维转换出来的环节，然后再准确地推荐给读者。正因为这种推荐融入了馆员自身的理解与思维，所以在倡导国民经典阅读之前，必须要求馆员自身重视经典，有阅读经典的兴趣。有人甚至建议设立“阅读指导咨询师”一职，为用户提供阅读方面的指导咨询，与读者分享自己的阅读经历、阅读体验、阅读人生观，并针对不同的读者群体，推荐不同的阅读书目，让读者能有针对性地进行有效阅读。这就要求图书馆员本人就热爱阅读，热爱经典，而且善于用阅读美化自己的生活，提升自己的专业素养。当然，这必须以馆员丰富的阅读经历以及广博的知识根基作为前提。3.2重视图书馆阅读环境和阅读空间的建设阅读环境直接影响读者的阅读情趣，经典阅读与碎片阅读不一样，它需要更加安静的空间和环境来达到阅读的持续和深入，在条件许可的情况下，图书馆应该尽力为读者打造这样一片空间。2006年4月23日，中图学会副理事长兼科普与阅读指导委员会主任王余光教授在成立大会上说：“图书馆要营造一种阅读的氛围。清华大学的老图书馆极有这种氛围，我到那里参观，感觉那个地方真漂亮，宽大的落地窗、古典的书柜、宁静的氛围。坐在那明净宽大的玻璃窗下，阳光柔和地洒落在书桌上，或听着雨点垂落在树叶上的声音，我们不仅感受到书的魅力，也在体悟着时空的静谧。我觉得这就是我理想中的那种环境。”【6】3.3搭乘“国学热”快车，使图书馆成为经典阅读的一个重要站点国学热即为中国传统文化学习的热潮。近几年来，许多研究中国传统文学的学者，都呼吁、提倡学习中国传统文化，于是在学界与媒体的联手推动下，激起了国人对重学中国传统文化的激情。在图书界，国学类图书成了出版社的重点项目，与国学相关的一些史学读物成了书店的常销书和畅销书。这些书籍尽管有许多流于形式的弊病，但可以看作一个通过重读民族经典，打造国民文化认同与文化价值的有益尝试。图书馆应该抓住这股热潮，以国学为开端，加大对经典的导向力度，逐步培养读者阅读经典的兴趣和习惯。3.4加强与其他社会机构的联系，共同推进经典阅读活动的开展政府机构、出版商和书店、图书馆、协会和民间机构、传媒机构是当今世界组织读书活动的五大主要力量【7】。应该明确，正是它们出于不同动机的努力，才使得现代经典读书活动丰富多彩，深入人心。图书馆在开展经典阅读实践活动中，必须借助政府和社会组织的力量，取长补短、相互协作，共同推动经典阅读活动的开展。3.5创新读书活动形式，加强舆论宣传与引导经典不是流行一时的文本,是经受了时间和空间的反复考验、选择和确认的产物。所以经典具有生命永久、意蕴丰厚、地位权威、道德要求理想等特点，与之相对应的，经典阅读就具有超越时空、文化传承、审美体悟的特点。在组织读者活动时，一定要结合这些特点，采取讲座、诵读、征文、论坛等多种形式，吸引读者参加到经典阅读中来。如，开办文化展览，提高读者的艺术鉴赏力；开展书评活动，帮助读者更深刻地理解原著；组织知识讲座、读者座谈会，提高读者的知识修养，促进读者间的沟通和交流【8】。在读书活动开展过程中，图书馆要充分利用广播、电视、报纸、期刊、网络、手机短信等媒体形式，围绕读什么样的书、怎样读书等话题，及时推荐各类经典书目与读物，吸引读者关注。4结语提倡阅读，尤其是传统经典的阅读，不仅是为了获取知识，也是为了一个悠久文化的传承与发展。它同时还是寻求一个完善、独立的自我与品格的最好途径。在当今缺少深度阅读、缺少对中国传统经典阅读而家庭藏书量常年处于较低水平的社会背景下，图书馆要主动地承担起社会责任，既要把图书馆建设成为经典阅读的主要阵地，又要联络各种社会力量，扮演好发起者和推进者的角色，共同倡导经典阅读，营造书香社会，提高国民素质。

[参考文献]1中国新闻出版研究院全国国民阅读调查课题组.第八次全国国民阅读调查成果十大结论.出版参考，2011（5上）：8-92全民阅读[EB/OL].[2011-6-6]./reader.jsp?id=993连玉明，武建忠.2010-2011中国国策报告.北京：中国时代经济出版社，2011：250-2514文化部财政局.2009中国文化文物统计年鉴.北京：国家图书馆出版社，2009：235《图书情报工作》杂志社.国民阅读推广与图书馆.北京：海洋出版社，2011：86王余光等.中国阅读文化史论.北京：北京图书馆出版社，2007：43-447胡蓉.图书馆如何推动经典阅读的开展.图书馆理论与实践，2009（1）：26-288雷素芳.试议城市图书馆提升市民阅读素养的途径.新世纪图书馆，2011（5）：19基于设计空间探索的型线自动优化摘要：船舶型线优化是改善船舶阻力性能、提高运行经济性的关键环节。本研究将型线修改、阻力CFD模拟、设计空间探索优化等流程整合在一起，创建了一个型线“自动优化”的平台。在该平台上实现了对美国海军水面作战中心（NavalSurfaceWarfareCenter）潜艇模型DTRCModel5470艏部型线的自动优化，得出了一个阻力性能最优的艏部型线方案。经过模型拖曳试验验证，证明了该种“自动优化”方案的可行性与有效性。关键词:自动优化、船舶型线、阻力性能中图分类号：TheHullLinesAutomaticOptimizationBasedonDesignSpaceExplorationAbstract:Shiphulloptimizationisthemostimportantproceduretoimprovetheresistanceperformanceandoperationaleconomy.Inthispaper,an“AutomaticOptimization”platformfortheshiphulloptimizationispresentedbyintegratingthehullformmodification,CFDcomputation,designspaceexploration,anddesignoptimizationtogether.ThisplatformisappliedtothebowoptimizationofthesubmarineDTRCModel5470fromUSANavalKeywords:Automaticoptimization,Shiphullform,ResistanceperformanceCLCnumber:O661.31DocumentCode:A

1引言船舶阻力性能是影响船舶运行经济性的重要因素，通过对船舶线型的优化可以大幅提高船舶的节能性，对世界海运业的健康发展具有举足轻重的作用[1]。传统的型线优化设计大多按照经验修改、CFD模拟计算、性能评价的步骤重复计算多个方案，然后在这些方案中进行选择。在美国一项三体船阻力性能优化的课题研究中[2]，对外船体与中心船体的纵向位置和横向间距的多种组合进行了消波效果探讨，共完成了48678个组合方案的CFD计算，从中选择确定了最佳设计方案。这种优化过程可称为“手工优化”[3]。“手工优化”方法虽然已大量应用，但无法突破内在的局限性。第一，需要多次手动修改原始线型方案，反复手工设置基本一致的CFD模拟，然后对计算所得结果进行比较。重复性的人工干预过程耗费了大量的资源，也造成了计算机的间断性工作，无法大幅提高优化工作效率。第二，“手工优化”所获得的优化方案局限于设计者的经验，常常只能在一定程度上改进阻力性能，而不能保证获得全设计空间中的最优值。这种优化设计本质上只是方案改进，而不是真正意义上的最优设计。为克服“手工优化”的不足，人们一直在探索将CFD模拟与自动优化方法相结合的“自动优化”平台[3]～[6]，期望达成下列目标：第一，充分利用计算机做重复有序性工作的优越能力，在多种软件信息交流的基础上，将整个设计优化过程集成为一个自动流程，从而达到节省资源、提高效率的目标；第二，基于最优理论，综合考虑各约束条件，对设计空间进行深入而全面的探索，以获得全设计空间中的最优方案。本研究将型线修改、阻力CFD模拟、设计空间探索优化等流程整合在一起，利用OPTIMUS5.2将GAMBIT2.3.16及FLUENT6.3.26中的计算过程集成起来，创建了一个“自动优化”的平台。在该平台上实现了对美国海军水面作战中心（NavalSurfaceWarfareCenter）潜艇模型DTRCModel5470[7]，[8]艏部型线的自动优化，得出了一个阻力性能最优的艏部型线方案。经过模型拖曳试验验证，证明了该种“自动优化”方案的可行性与有效性。2型线“自动优化”方法2.1基于FLUENT的潜艇阻力CFD计算本研究以潜艇模型DTRCModel5470为案例[7]，[8]，计算模型缩尺比为1:50，模型总长2.178m，计算模型外形见图1。图1潜艇模型DTRCModel5470Fig1SubmarinemodelDTRCModel5470计算采用无量纲化的RANS方程作为控制方程，张量形式表达为：∂ui=0∂xi∂ui∂ui1∂p∂∂ui''+u=F−+(υ−uu)∂tj∂xjiρ∂xi∂xj∂xjij其中，ρ为流体的密度,υ为流体的运动粘性系数，Fi为外力项，ui为平均速度，p为平均压力，ui'''uu为速度脉动量。雷诺应力项ij借助湍流模型表达以实现方程的封闭：−uu=v(∂ui+∂uj)−2kδijt∂xj∂xi3ijk2νt=Cμε其中δij是Kronecker符号，νt为紊动粘性系数，Cμ是常数；紊动能k及其耗散率ε。湍流模式采用RNGk−ε两方程模型，通过在大尺度运动和修正后的粘度体现小尺度的影响，使小尺度运动有系统地从控制方程中去除，可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动模拟,∂∂∂⎡∂k⎤(ρk)+(ρkui)=⎢αμkeff⎥+Gk+Gb−ρε−YM+Sk∂t∂xi∂xj⎢⎣∂xj⎥⎦∂∂∂⎡∂ε⎤εε2()+(ρεu)=αμ+C(G+GG)−Cρ−R+Sρεi⎢keff⎥1εk3εb2εεε∂t∂xi∂xj⎢⎣∂xj⎥⎦kk其中Gk是由层流速度梯度而产生的湍流动能，Gb是由浮力而产生的湍流动能，Ym是在可压缩湍流中因过渡的扩散产生的波动，C1ε=1.42,C2ε=1.68是常量，αk和αε是k方程和ε方程的湍流Prandtl数，Sk和Sε可由用户定义为0。在GAMBIT2.3.16中生成三维非结构化网格。相对于结构化网格，非结构化网格的适应能力强，局部加密也比较容易。在梯度大的地方，网格必须保证足够细密。为了有效而接近实际的壁面模拟，+=ΔνΔy要求合理布置边界层区域内的网格[9]。定义量纲一的量yuτyp/，其中p为第一层网格结点离开壁面的距离，可由下式进行估算：y+=0.172⎛⎜Δyp⎞⎟Re0.9⎝L⎠+较好的网格划分应使y在30到500之间，而且边界层内有足够的网格数。本案例计算中，Re=4.8×106（以潜艇长为特征长度），y+≈33.05。计算流场区域设定为高7米，半径为2米的半圆柱体，潜艇首部离来流入口约一个艇长。为了减少网格数目降低计算量，在潜艇外划分一个长3米、半径0.5米的小半圆柱区域，使网格总数控制在380万左右。计算区域对称面网格如图2所示。本案例计算采用定常计算方法，边界条件设定如下：速度入口：潜艇艏部向前2米，x方向来流速度大小为航速，y和z方向为零；壁面：潜艇外表面；压力出口：潜艇艉部向后约两个艇长，设定相对参考压力点的流体静压值；对称面：垂直于对称面的速度分量为0，平行于对称面的速度分量的法向导数为0；图2非结构化网格Fig2Non-Structuremesh2.2基于OPTIMUS的优化方法由于目前较多应用的“手工优化”方法主要根据模拟计算结果进行经验修正，所获得的优化结果能够优于原型方案但无法保证最优。最优解的获得必须建立在全设计空间探索的基础上，一般包括试验设计、响应面模拟、最优点搜索等若干步骤。试验设计DOE（DesignOfExperiment）的目的是对数值或物理试验进行科学合理的安排，以较少的试验次数获得较多的设计空间信息，达到设计空间探索的最佳效果。一个科学而完善的试验设计，能够合理地安排各种试验因素，有效地分析试验数据，从而使用较少的资源最大限度地获得丰富而可靠的资料。试验设计学科由费希尔在农业试验研究中创立，运用均方差排列的拉丁方和方差分析原理解决了长期存在的实验条件不均衡问题。二战以后试验设计已经成为不同领域各类试验的通用技术[10]。在OPTIMUS中包含有近二十种试验设计方法，如全因子（FullFactorial）、拉丁超立方体（LatinHypercube）、随机法（Random）、部分因子（FractionalFactorial）等。本次设计选用拉丁超立方体作为DOE方法，是一种“充满空间”（spacefilling）的试验设计方法。依据此方法进行若干数值模拟试验，可获得设计空间中数目与位置确定的一系列设计点，在此基础上可以进行目标变量与控制变量的相关性分析等后处理，并且能够以回归方法建立控制变量与目标变量之间的函数关系，即响应面模型。响应面模型RSM（ResponseSurfaceModel）反映了目标变量（因变量)与多个控制变量（自变量)间的函数关系。由于这种函数关系一般是曲线或曲面的关系，因而称为响应面模型RSM。由于响应面模型必须根据系列试验数据回归得到，回归分析的优劣程度直接决定了响应面模型的精确性。回归分析的过程一般可分为两个阶段，第一阶段的主要目的是确定当前的设计点或试验点是否接近响应面的最优（最大或最小）位置。当试验点远离响应面的最优位置时，可使用如下的一阶模型（first-ordermodel）去逼近：my=β0+∑βiix+εi=1其中βi表示xi的斜率或线性效应。当试验区域接近响应面的最优区域或者位于最优区域中，可以开始第二阶段的设计，目的就是获得响应面在最优值周围的一个精确逼近并且识别出最优设计点。这时常采用如下的二阶模型（Second-ordermodel）来逼近[11]：y=βEQ\*jc2\o\ad(\s\up17(m),∑)EQ\*jc2\o\ad(\s\up17(m),∑)EQ\*jc2\o\ad(\s\up17(m),∑)20iiijijiiixxxxβββ++++ε11iiji=<=OPTIMUS为RSM响应面模拟提供了一系列的数学近似方法，如线性插值（Interpolation）、泰勒法（Taylor）等。在合适的数据量基础上，使用Taylor法能得到近似程度相当不错的响应面模型。而数据比较少时，可采用线性插值建立响应面模型。本次案例计算采用线性插值方法中的Kriging函数法[11]。在生成的RSM响应面模型上进行最优点搜索，通常需要包括以下设定：设计目标(最大或最小)、约束条件、以及最优算法的选择。通过OPTIMUS能够方便的给模型添加数学约束、确定设计目标，并提供了一系列的最优点搜索算法，如梯度算法、序列二次规划算法（SequentialQuadratic）等局部搜索算法，以及自适应遗传算法（Self-AdaptiveEvolution）、模拟退火算法等全局搜索算法。本次案例优化采用自适应遗传算法，是演化算法的一个分支[13]。2.3“自动优化”过程集成过程集成是将某个系统中各个独立的流程单元通过良好的数据交换接口彼此连接，并按照整个系统的运行顺序整合起来，形成一个完整的流程集成平台。随着计算机应用技术的提高，过程集成方法逐步渗透到了多种领域，尤其是设计制造领域，可以实现产品设计生产的高度自动化，达到节省资源、提高效率的目的。如波音公司将CAD建模、CFD性能模拟等过程集成，实现了设计、分析、加工和检测的一体化，成功完成了波音777客机的设计生产，成为过程集成方法的应用典范。本次案例研究将潜艇型线修改、阻力CFD模拟、设计空间探索优化等流程整合在一起，利用OPTIMUS5.2将GAMBIT2.3.16及FLUENT6.3.26中的计算过程集成起来，创建了一个“自动优化”的平台。具体流程控制过程为：在GAMBIT中生成潜艇几何模型，并定义型线修改的控制变量；在GAMBIT中生成计算模型并进行网格划分，导出mesh文件至FLUENT；在FLUENT中进行模拟计算，获得阻力计算结果；在OPTIMUS中设置优化流程，根据试验设计DOE结果改变型线控制变量，输入GAMBIT；在GAMBIT中按照新的控制变量重新生成模型，重复上述流程，直至获取DOE要求的足够的数值试验结果；在OPTIMUS中建立RSM响应面模型，完成最优方案搜索。完整的流程结构如图3所示。图3流程结构图Fig3Flowoftheprocedures为了在OPTIMUS中实现上述流程，必须建立如图4所示的过程集成平台，包含下列流程单元：控制变量：通过该变量的数值变化实现潜艇型线和几何模型的变化。可在GAMBIT命令记录文件gambit.jou中进行变量设置，达到自动修改的目的。在本次案例计算中，选取了潜艇子午线首部三个点的位置偏移量作为控制变量，可以控制首部型线修改；输入文件gambit.jou，fluent.jou：gambit.jou为GAMBIT命令记录文件，按照该文件运行可使GAMBIT自动重复几何模型生成、网格划分、网格文件输出的过程。fluent.jou为FLUENT命令记录文件，按照该文件运行可使FLUENT自动重复读入网格文件、边界条件设定、完成模拟计算、输出计算结果、保存case和data文件的过程；求解器FLUENT，GAMBIT：两个求解器代表的是安装在Linux服务器上的GAMBIT和FLUENT程序。OPTIMUS中通过添加远程调用命令（rsh）来实现远端服务器上的两个程序的调用运行。GAMBIT以gambit.jou为输入，输出网格文件marin.msh；FLUENT以fluent.jou为输入，读入网格文件marin.msh后输出结果文件out.trn。两个求解器都包含有OPTIMUS自带的等待命令，以保证输出文件的正常生成和流程的连贯执行。另外，为使自动迭代过程中不同数值试验生成的多个msh、cas、dat文件发生冲突，使用dos下的del命令将每一次执行所生成的结果文件删除，同时OPTIMUS将自动进行读取和保存数值试验结果。输出文件out.trn：out.trn中包含FLUENT计算结果。由于out.trn格式固定，OPTIMUS可通过位置匹配将目标变量值和约束变量值抽取出来。输出变量：OPTIMUS按照固定抽取规则从out.trn中获得输出变量，包括目标变量和约束变量。本次案例计算中抽取潜艇阻力（resistance）作为目标变量。图4OPTIMUS过程集成流程图Fig4IntegratedproceduresinOPTIMUS在过程集成完成后，将控制变量的值设为零，完成一次试运行，测试流程的正确性以及模拟计算的准确性，这个过程在OPTIMUS中称为Nominal，是一个流程调试过程。在本案例优化中，以DTRCModel5470潜艇原型的模拟计算作为流程调试Nominal依据，通过模型拖曳试验进行验证。3案例优化结果3.1案例原型模拟结果与验证DTRCModel5470潜艇原型的模拟计算在小型计算服务器上完成，一个速度计算需要完成迭代过程1000次，6核CPU并行计算约4小时可以收敛。原型模拟共计算了4个速度的阻力值，同时在上海交通大学船模拖曳水池完成了同尺度模型的拖曳试验（见图5）。模拟计算与拖曳试验的对比结果列于表1，数据吻合度较高，模拟算法的准确性能够满足“自动优化”的要求。表1原型潜艇阻力计算值与试验值比较Table1Comparisonofcomputationalandexperimentalresistanceresults速度（m/s）原型阻力试验值（N）原型阻力计算值（N）211.55612.924328.19530.186448.30751.335571.11377.574图5潜艇原型拖曳试验Fig5Modeltestoforiginalhull3.2自动优化结果在本次案例优化中设定了如图6所示的3个控制变量：第一个控制变量offset_1为潜艇前端顶点x=0在x方向的偏移量，变动范围为-0.1~0.01m；第二个控制变量offset_2为子午线上点x=0.035m沿y方向的偏移量，变动范围为±0.02~±0.015m；第三个控制变量offset_3为子午线上点x=0.115m沿y方向的偏移量，变动范围为±0.02~±0.015m。图6控制变量Fig6Controlvariables控制变量的组合方案由试验设计DOE确定。本次优化过程采用了可选择试验次数的拉丁方方法进行试验设计，设定试验次数为16次。OPTIMUS以随机种子值为基础，在输入变量的区间范围内以拉丁方算法的规则寻找16个组合方案，充满设计空间（spacefilling），并按照这16个组合方案自动重复执行4m/s速度下的数值试验流程，获得16个数值试验结果，列于表2中。本案例DOE过程在6核CPU并行环境下连续自动运行约70小时后完成。在DOE所获得的数值试验数据基础上，可回归建立响应面模型（RSM），获得整个设计空间中控制变量与目标变量之间的函数关系模型。本次优化过程采用Kriging插值法方法来建立响应面模型，其中的一个RSM面如图7所示。本次优化是阻力最小的单目标优化，使用自适应进化算法在RSM面上搜寻最优方案，获得速度4m/s时的最优阻力值为50.28N。该最优方案对应的三个控制变量offset_1,offset_2,offset_3的值分别为-0.0801m，0.0113m，0.0078m，优化前后的潜艇型线对比如图8所示，实物模型对比见图9。表2DOE16次模拟试验结果Table216DOEsimulationresultsDOE_NO.Offset_1(m)Offset_2(m)Offset_3(m)4m/sResistance(N)1-0.0064-0.0030-0.000351.0542-0.08220.0136-0.011251.92813-0.0541-0.01870.010052.02624-0.03530.0179-0.005551.26885-0.0763-0.0160-0.002451.09106-0.0650-0.01000.004650.86297-0.00300.00990.001750.81358-0.04620.01180.011750.44559-0.0128-0.0143-0.014252.1987100.00850.00720.009050.987011-0.0389-0.00750.013551.640112-0.0939-0.0017-0.009051.223513-0.06680.00280.005950.509214-0.0198-0.0087-0.006651.375815-0.02850.0012-0.012151.905816-0.09220.01620.002750.6482图7控制变量1、2与阻力的RSM面Fig7RSMofcontrolvariables1,2图8优化前后潜艇艏部型线Fig8Hullshapebeforeandaftertheoptimization图9优化前后的实物模型Fig9Experimentalmodelsbeforeandaftertheoptimization3.3优化结果验证为了验证优化结果的准确性，首先进行了CFD模拟验证，根据最优方案对应的控制变量结果重新生成计算模型，模拟计算结果为总阻力50.37N，与RSM上的优化搜寻结果50.28N吻合较好。随后在上海交通大学船模拖曳水池进行了优化模型的拖曳试验（见图10），试验结果与计算结果列于表3中，在3m/s、4m/s、5m/s都获得了较高的一致性，只有2m/s时误差大于10%。图10优化模型试验Fig10Modeltestoftheoptimizedhull表3优化潜艇阻力计算值与试验值比较Table3Comparisonofcomputationalandexperimentalresistanceresults速度（m/s）优化后阻力试验值（N）优化后阻力计算值（N）211.47812.826327.46529.631447.51950.364570.74976.116将优化前后的总阻力系数计算值和试验值在图11中同时绘出无因次曲线，可以看出3m/s至4m/s的中速区阻力减小2％左右，而在2m/s和5m/s附近区域阻力降低不多。这种优化效果的差别是由于优化过程针对4m/s速度点，对低速和高速区域不具有针对性。图11潜艇模型优化前后阻力计算和试验结果对比Fig11Computationalandexperimentalresistanceresultsoforiginalandoptimizedhulls4结论本次研究通过对案例潜艇的优化应用和试验验证，证明了所构建的型线“自动优化”平台方案的可行性。优化过程中通过