检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2024年第1期45卷 46-57页

作者：吴航空王丁喜黄秀全西北工业大学动力与能源学院西安710072 航空发动机内流重点实验室西安710072

精确的灵敏度信息是开展高效伴随优化设计的关键。首先在课题组自主研发的雷诺平均纳维-斯托克斯方程的基础上,借助源代码转化类型的自动微分软件-Tapenade开发离散伴随求解器。然后着重研究流场求解器收敛特性、伴随求解器收敛特性、... 详细信息

精确的灵敏度信息是开展高效伴随优化设计的关键。首先在课题组自主研发的雷诺平均纳维-斯托克斯方程的基础上,借助源代码转化类型的自动微分软件-Tapenade开发离散伴随求解器。然后着重研究流场求解器收敛特性、伴随求解器收敛特性、“定黏假设”方法和四种不同灵敏度计算方法对离散伴随灵敏度求解精度的影响,并总结高效高精度灵敏度求解方法的经验,为后续开展高效伴随优化设计奠定基础。最后以跨声速转子NASA Rotor 67为研究对象开展叶轮机气动优化设计,并采用商业软件NUMECA对优化结果进行校核,验证优化结果的可靠性及有效性。

关键词：离散伴随收敛特性灵敏度计算方法定黏假设叶轮机气动优化设计

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基于伴随方法的超声速客机机翼气动优化设计

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西北工业大学学报 2017年第5期35卷 843-849页

作者：李立白俊强郭同彪傅子元陈颂西北工业大学航空学院陕西西安710072 湖北航天飞行器研究所湖北武汉430040

采用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方程的离散伴随方法,针对超声速客机构型开展了气动减阻优化设计研究。将自由型面变形(FFD,free form deformation)参数化技术、基于逆距离权重插值算法(IDW:inverse distance weighting)的网格变形算法和基于序列二次规划算法(SQP:sequential quadratic programming)的梯度优化算法等进行组装,建立了一套基于梯度的气动优化设计系统。通过该系统对超声速客机机翼实现精细参数化并基于此添加考虑结构要求及容积要求的厚度约束,继而进行了以全机阻力最小为设计目标的气动优化设计研究。设计结果表明,全机阻力减幅达到5.7%,机翼的激波区域得到有效抑制、激波强度明显降低,并且中外翼段压力分布形态表现出前缘吸力峰值降低,逆压梯度减弱,压力恢复更加平缓的特征。

关键词：离散伴随方法超声速客机气动优化设计激波阻力压力分布

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基于代理模型的高效全局气动优化设计方法研究进展

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航空学报 2020年第5期41卷 25-65页

作者：韩忠华许晨舟乔建领柳斐池江波孟冠宇张科施宋文萍西北工业大学航空学院气动与多学科优化设计研究所翼型、叶栅空气动力学重点实验室西安710072

基于高可信度计算流体力学的数值优化设计方法,在提高飞行器气动与综合性能方面正发挥着越来越重要的作用。基于代理模型的优化算法(SBO),由于能够实现高效全局优化,逐渐成为了气动优化设计领域的研究热点之一。近20年来,代理优化算法... 详细信息

基于高可信度计算流体力学的数值优化设计方法,在提高飞行器气动与综合性能方面正发挥着越来越重要的作用。基于代理模型的优化算法(SBO),由于能够实现高效全局优化,逐渐成为了气动优化设计领域的研究热点之一。近20年来,代理优化算法研究已取得了长足进步,多种先进的新型代理模型被提出,优化理论和算法也不断完善和发展。以飞行器精细化气动优化设计为背景,综述了基于代理模型的高效全局气动优化设计方法研究进展。首先,介绍了基于变可信度代理模型的气动优化设计方法、结合代理模型和伴随方法的气动优化设计方法以及基于非生物进化的并行气动优化设计方法的研究现状和最新进展。然后,针对飞行器气动优化设计学科领域的前沿问题,介绍了基于代理模型的多目标气动优化设计方法、混合反设计/优化设计方法、稳健气动优化设计方法的研究进展,以及基于代理模型的多学科优化设计方法的研究进展。文献综述表明,代理优化算法在设计效率、全局性以及鲁棒性等方面性能优良,已经发展到可以解决100维(100个设计变量)以内的气动优化设计问题,具有良好的工程应用前景。最后,探讨了基于代理模型的高效全局气动优化设计在理论、方法及飞行器设计应用方面所面临的问题和挑战,给出了未来研究方向的建议。

关键词：气动优化设计多学科优化设计代理模型代理优化计算流体力学

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基于FFD技术的大型运输机上翘后体气动优化设计

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航空学报 2013年第8期34卷 1806-1814页

作者：王元元张彬乾郭兆电董强西北工业大学翼型叶栅空气动力国家重点实验室陕西西安710072 中国航空工业发展研究中心北京100012 中航工业第一飞机设计研究院陕西西安710089

利用非均匀有理B样条(NURBS)基函数属性建立了任意空间的自由变形(FFD)参数化方法,进一步结合无限插值(TFI)变形网格技术、二阶振荡粒子群优化(PSO)算法以及计算流体力学(CFD)数值模拟技术,构建了通用的气动外形优化设计系统。采用该系... 详细信息

利用非均匀有理B样条(NURBS)基函数属性建立了任意空间的自由变形(FFD)参数化方法,进一步结合无限插值(TFI)变形网格技术、二阶振荡粒子群优化(PSO)算法以及计算流体力学(CFD)数值模拟技术,构建了通用的气动外形优化设计系统。采用该系统对C17运输机上翘后体进行气动优化设计,在满足后体最大宽度、高度以及上翘角不减小的情况下,巡航状态减阻2.6%,压差阻力减小19.8%。流态分析显示,优化后体阻力减小的主要原因是后体截面近圆度的增加以及近圆度沿机身轴线的变化量的减小使得后体周向逆压梯度减小所致。研究结果表明本文建立的基于FFD技术的气动优化设计系统对于大型运输机上翘后体的气动优化设计具有较好的实用性。

关键词： FFD技术非均匀有理B样条粒子群优化算法计算流体力学大型运输机上翘后体气动优化设计

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一种改进的果蝇优化算法及其在气动优化设计中的应用

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航空学报 2017年第4期38卷 55-65页

作者：田旭李杰西北工业大学航空学院西安710072

果蝇优化算法(FOA)是一种新的群体智能优化算法,具有良好的全局收敛特性。为进一步提高FOA的寻优性能,将其引入到气动优化设计中,发展形成了改进的果蝇优化算法(IFOA)。IFOA通过引入惯性权重函数动态调整搜索步长,有效实现了算法全局搜... 详细信息

果蝇优化算法(FOA)是一种新的群体智能优化算法,具有良好的全局收敛特性。为进一步提高FOA的寻优性能,将其引入到气动优化设计中,发展形成了改进的果蝇优化算法(IFOA)。IFOA通过引入惯性权重函数动态调整搜索步长,有效实现了算法全局搜索和局部搜索之间的动态平衡,提高了算法整体搜索效率和寻优精度;对于多维优化问题,IFOA每次搜索仅随机扰动其中一个决策变量,并在每个迭代步内将所有优秀果蝇个体(可行解)结合产生一个全新的果蝇个体进行一次搜索,大大加快了算法的收敛速度。函数测试结果表明,IFOA显著提高了FOA的寻优性能。将IFOA应用到气动优化设计中,翼型反设计和单/多目标优化设计的算例表明,IFOA是一种简单高效的优化方法,可广泛应用于气动优化设计。

关键词：果蝇优化算法味道浓度搜索步长翼型气动优化设计

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几何不确定性区间分析及鲁棒气动优化设计

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北京航空航天大学学报 2019年第11期45卷 2217-2227页

作者：宋鑫郑冠男杨国伟姜倩中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100080 中国科学院大学工程科学学院北京100049

不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模... 详细信息

不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。

关键词：几何不确定性非线性区间分析直接操作自由变形(DFFD) 气动优化设计鲁棒优化设计自适应多目标粒子群算法 Kriging模型

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基于动态边界控制的气动优化设计方法研究

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空气动力学学报 2004年第2期22卷 180-184页

作者：高正红苏伟西北工业大学航空学院西安710072

本文根据控制变形物体边界变化的思想,建立了一种基于动态边界控制的气动优化设计方法。该方法通过在求解非定常流动方程过程中计算设计目标函数随设计变量变化的敏感性导数,这样在优化过程中不再需要求解定常流动方程,或共轭方程,从而... 详细信息

本文根据控制变形物体边界变化的思想,建立了一种基于动态边界控制的气动优化设计方法。该方法通过在求解非定常流动方程过程中计算设计目标函数随设计变量变化的敏感性导数,这样在优化过程中不再需要求解定常流动方程,或共轭方程,从而使得优化过程得到简化并且便于在不同条件下应用。文中以二维翼型为例,用非定常欧拉方程为基本流动控制方程,针对两种优化设计问题,开展了翼型的优化设计,取得了良好的优化设计结果。

关键词：动态边界控制气动优化设计非定常流动翼型

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基于离散伴随的高超声速密切锥乘波体气动优化设计

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航空学报 2023年第4期44卷 59-77页

作者：刘超宇屈峰孙迪刘传振钱战森白俊强西北工业大学航空学院西安710072 中国航天空气动力技术研究院北京100074 中国航空工业空气动力研究院沈阳110034

基于定平面形状的密切锥乘波体设计方法能够显著提高传统乘波体的设计灵活性和整体升阻特性。但是该类乘波体在设计时忽略了三维效应、黏性效应以及头部/前缘的钝化效应,在设计工况下仍会出现溢流,升阻比难以达到最优;另外,这类乘波体... 详细信息

基于定平面形状的密切锥乘波体设计方法能够显著提高传统乘波体的设计灵活性和整体升阻特性。但是该类乘波体在设计时忽略了三维效应、黏性效应以及头部/前缘的钝化效应,在设计工况下仍会出现溢流,升阻比难以达到最优;另外,这类乘波体仍具有传统乘波体在偏离设计条件下气动特性会出现恶化的不足。因此,有必要在考虑黏性的情况下,针对定平面形状的密切锥乘波体开展全机气动优化设计。结合基于全速域通量求解方法和RANS湍流模型的高精度CFD求解器、鲁棒的结构网格变形方法、自由变形参数化方法、离散伴随方法以及序列二次规划算法,实现了基于离散伴随的高超声速飞行器气动优化设计方法。基于上述方法,针对定平面形状的密切锥乘波体开展了单点和多点的三维整机气动优化设计。在400万多块结构网格、600个设计变量以及303个设计约束条件下,所采用的离散伴随优化方法仅花费2240CPU小时和3360CPU小时即完成了三维整机单点和多点的优化设计。结果表明,相较于初始构型,单点优化得到的构型在设计状态下的升阻比提升了近5%;多点优化得到的构型可保证在设计点状态升阻特性没有损失的同时,将非设计点的升阻比提升10%以上,进而在一定程度上改善了定平面密切锥乘波体的理论局限性。

关键词：高超声速气动优化设计离散伴随密切锥乘波体定平面

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跨音速翼型和机翼的气动优化设计

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应用力学学报 2001年第2期18卷 90-93页

作者：王晓鹏高正红西北工业大学西安710072

以NACA0 0 1 2翼型和ONERA M 6机翼为基准 ,分别把可变误差多面体法(VEP)和遗传算法 (GA)两种不同的优化方法与求解二维和三维欧拉方程的气动分析相结合 ,进行跨音速翼型和机翼的气动优化设计 ,并在其基础上对两种不同性质的优化方法在... 详细信息

以NACA0 0 1 2翼型和ONERA M 6机翼为基准 ,分别把可变误差多面体法(VEP)和遗传算法 (GA)两种不同的优化方法与求解二维和三维欧拉方程的气动分析相结合 ,进行跨音速翼型和机翼的气动优化设计 ,并在其基础上对两种不同性质的优化方法在气动优化设计应用中的优化质量和计算效率进行比较。在优化设计的过程中 ,翼型通过解析函数线性叠加法来表示 ,机翼通过不变的翼型和可变的平面形状来表示。二维和三维欧拉方程采用Jamenson提出的有限体积方案、显式四步Runge

关键词：气动优化设计可变误差多面体遗传算法计算流体力学飞机跨音速翼型

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遗传算法在多级压气机气动优化设计中的应用

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航空动力学报 2007年第2期22卷 305-309页

作者：脱伟熊劲松侯安平周盛北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室北京100083

用遗传优化算法结合流线曲率法管流流场求解器建立了一种多级压气机多目标气动优化设计方法.优化目标为总压比和绝热效率最大,决策变量为转子和静子叶排尾缘速度环量.测试结果表明,该优化算法的搜索效率和全局性都较好.用该方法对一台5... 详细信息

用遗传优化算法结合流线曲率法管流流场求解器建立了一种多级压气机多目标气动优化设计方法.优化目标为总压比和绝热效率最大,决策变量为转子和静子叶排尾缘速度环量.测试结果表明,该优化算法的搜索效率和全局性都较好.用该方法对一台5级高压压气机进行了气动优化设计,压气机性能有了明显提升.

关键词：航空航天推进系统多级压气机气动优化设计遗传算法多目标优化

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