检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2012年第4期33卷 583-586页

作者：张朝磊卢娟丰镇平西安交通大学叶轮机械研究所陕西西安710049 江西理工大学机电学院江西赣州341000

研究构建了基于离散伴随方法的叶轮机械叶栅气动反设计系统,将离散伴随系统从无黏环境扩展到了黏性环境,编程实现了黏性离散伴随求解器;改善了叶栅参数化方式并重新编程实现了叶栅参数化程序,解决了叶栅参数化过程中叶栅尾缘附近区域型... 详细信息

研究构建了基于离散伴随方法的叶轮机械叶栅气动反设计系统,将离散伴随系统从无黏环境扩展到了黏性环境,编程实现了黏性离散伴随求解器;改善了叶栅参数化方式并重新编程实现了叶栅参数化程序,解决了叶栅参数化过程中叶栅尾缘附近区域型线波动的问题。利用该系统对某二维跨声速透平叶栅在给定叶型壁面目标压力分布的情况下,通过构造目标函数将叶栅反设计问题转化为气动优化设计问题,成功进行了气动压力反设计。结果证明本文建立的叶栅反设计系统能够有效进行压力反设计,验证了本文建立的基于离散伴随方法叶轮机械叶栅气动反设计方法的正确性与有效性。

关键词：离散伴随方法自动微分叶栅反设计

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基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计

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工程热物理学报 2012年第1期33卷 47-50页

作者：张朝磊厉海涛丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所陕西西安710049

本文研究并给出了基于离散伴随理论和自动微分技术构建离散伴随系统的方法、伴随系统的求解策略以及基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计流程,建立了相应的优化设计系统。利用该优化系统在无黏环境下,以叶栅通道进出口的熵增率为目... 详细信息

本文研究并给出了基于离散伴随理论和自动微分技术构建离散伴随系统的方法、伴随系统的求解策略以及基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计流程,建立了相应的优化设计系统。利用该优化系统在无黏环境下,以叶栅通道进出口的熵增率为目标函数、以叶栅通道内的质量流量为约束,对某二维跨音速透平叶栅进行了气动优化设计。与优化前相比,优化后透平叶栅进出口熵增率减少8.82%,质量流量变化幅度小于0.003%。优化结果表明,本文提出的优化系统能够有效改善透平叶栅的气动优化性能,验证了本文提出的基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计方法的正确性与有效性。

关键词：离散伴随方法自动微分叶栅气动优化敏感度

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基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 209-215页

作者：王士源杨爱明复旦大学航空航天系上海200433

为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与... 详细信息

为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与目标翼型高度一致;振荡翼型的阻力优化计算经过12次迭代后,时平均阻力降低了约40%。

关键词：离散伴随方法气动优化设计振荡翼型时平均阻力

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基于非结构网格离散伴随方法的机翼多点多约束无粘优化设计

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航空科学技术 2016年第10期27卷 20-26页

作者：朱海涛白文中国航空研究院航空数值模拟技术研究与应用中心北京100012

采用基于目标函数的非结构网格离散伴随方法进行机翼多约束单点和多点组合无粘减阻优化设计。通过基于目标函数的离散伴随模型计算目标函数梯度,考虑多种典型几何和气动约束,采用拉格朗日方法求解多约束优化问题,利用径向基函数进行几... 详细信息

采用基于目标函数的非结构网格离散伴随方法进行机翼多约束单点和多点组合无粘减阻优化设计。通过基于目标函数的离散伴随模型计算目标函数梯度,考虑多种典型几何和气动约束,采用拉格朗日方法求解多约束优化问题,利用径向基函数进行几何模型参数化。对M6机翼单点和多点组合优化展示了本文优化设计系统的有效性,能够较好地满足工程实际需求。

关键词：离散伴随方法气动外形优化设计单点优化多点优化多约束

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基于离散伴随方法的三维机翼外形优化设计

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航空科学技术 2024年第11期35卷 19-26页

作者：何建东崔圆杨秀清郭建国内蒙古工业大学内蒙古呼和浩特010051 北京飞机维修工程有限公司呼和浩特分公司内蒙古呼和浩特010051

目前民用飞机燃油消耗问题严重,因此开展气动外形优化对提高整机气动性能和燃油效率具有重要意义。针对全局优化方法和局部优化方法的特点,本文对民机开展基于离散伴随方法多约束气动问题进行研究,极大降低了计算量并提升了整机气动性... 详细信息

目前民用飞机燃油消耗问题严重,因此开展气动外形优化对提高整机气动性能和燃油效率具有重要意义。针对全局优化方法和局部优化方法的特点,本文对民机开展基于离散伴随方法多约束气动问题进行研究,极大降低了计算量并提升了整机气动性能。在保证升力大小不变、机翼厚度和俯仰力矩不低于约束值的条件下,以降低飞机机翼阻力、提高机翼的升阻比为设计目标,对波音737-800机翼进行了气动外形优化设计。基于离散伴随方法来获得梯度信息,使用自由变形法进行机翼表面参数化,数值模拟基于可压缩欧拉方程进行外形优化。结果表明,自由变形法切实可行,在满足上述约束条件的前提下,波音737-800机翼在跨声速及小迎角条件下的阻力系数显著下降,升阻比得到大幅提升,取得了较好的优化效果。本文建立的优化设计方法为民机气动优化设计提供了参考并且可以广泛应用于工程实践。

关键词：离散伴随方法自由变形技术气动外形优化升阻比 CFD技术

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基于离散伴随方法的透平叶栅压力反设计研究

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江西理工大学学报 2012年第3期33卷 47-50页

作者：张朝磊吴海燕江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 西安交通大学叶轮机械研究所西安710049

根据离散伴随方法理论和自动微分技术,由流场求解器源代码构造了相应的离散伴随场求解器.通过耦合参数化程序、网格生成程序、流场求解器和伴随场求解器,建立了适用于叶轮机械叶栅的气动优化设计系统.利用该系统,对某二维跨音速透平叶... 详细信息

根据离散伴随方法理论和自动微分技术,由流场求解器源代码构造了相应的离散伴随场求解器.通过耦合参数化程序、网格生成程序、流场求解器和伴随场求解器,建立了适用于叶轮机械叶栅的气动优化设计系统.利用该系统,对某二维跨音速透平叶栅在给定叶型表面目标压力分布的情况下,通过构造合适的目标函数将叶栅反设计问题转化为叶栅气动优化设计问题,成功进行了气动反设计.反设计结果表明,文中建立的叶栅气动优化设计系统能够根据给定的叶型表面压力分布有效地进行压力反设计,验证了该方法的正确性与有效性.

关键词：离散伴随方法自动微分透平叶栅反设计灵敏度

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离散伴随气动优化设计方法的紊流扩展

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西安交通大学学报 2013年第1期47卷 37-42页

作者：卢娟张朝磊丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 江西理工大学机电学院江西赣州341000

将离散伴随气动优化设计方法扩展到紊流环境,编程实现了相应的二维离散伴随场求解器;通过组合参数化技术、网格生成技术、流场求解器、离散伴随场求解器及优化算法,建立了透平叶栅气动优化设计平台。基于该设计平台,在紊流环境下以叶栅... 详细信息

将离散伴随气动优化设计方法扩展到紊流环境,编程实现了相应的二维离散伴随场求解器;通过组合参数化技术、网格生成技术、流场求解器、离散伴随场求解器及优化算法,建立了透平叶栅气动优化设计平台。基于该设计平台,在紊流环境下以叶栅进出口熵增为优化目标,对某二维跨声速叶栅型线进行了气动优化设计,通过施加质量流量约束来限制优化过程中叶栅通道内质量流率的波动幅度。优化结果表明:优化后熵增降低了17.7%,验证了所开发的紊流环境离散伴随场求解器的正确性和有效性。

关键词：离散伴随方法紊流透平叶栅气动优化

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离散伴随和数据驱动的气动优化设计方法研究

离散伴随和数据驱动的气动优化设计方法研究

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作者：李记超西北工业大学

学位级别：博士

飞行器气动外形优化设计对提高飞机的经济性、舒适性和安全性起着关键作用。随着数值模拟方法和大规模并行计算技术的发展,各类气动外形优化设计方法已经广泛应用于飞机设计的各个阶段,缩短了飞机的设计周期。本文采用自动微分、机器学... 详细信息

飞行器气动外形优化设计对提高飞机的经济性、舒适性和安全性起着关键作用。随着数值模拟方法和大规模并行计算技术的发展,各类气动外形优化设计方法已经广泛应用于飞机设计的各个阶段,缩短了飞机的设计周期。本文采用自动微分、机器学习以及活跃子空间方法,开展了气动外形梯度优化设计和全局优化设计方法的研究工作,结合离散伴随方法和降阶模型提出了一种混合两步优化设计方法,提高了优化效率、全局收敛性和鲁棒性。本文主要工作和创新点如下:(1)采用自动微分发展了雷诺平均NS方程(RANS)的离散伴随方法,结合序列最小二乘二次规划方法(SLSQP)构建了能够严格处理多种约束的梯度优化框架,实现了气动外形的高效梯度优化设计。本文离散伴随方法仅在网格单元层面使用自动微分,然后循环所有网格单元构造系统雅克比矩阵,在保证精确性的同时避免了自动微分引起的内存激增问题。采用GMRES方法求解离散伴随方程,提高了求解效率,结合SLSQP梯度优化算法、RBF插值网格变形方法和多种外形参数化方法,构建了气动外形梯度优化框架。与有限差分梯度计算结果的对比验证了该离散伴随方法的正确性,翼型优化设计标准算例结果表明了该优化框架的高效性和鲁棒性。(2)基于模态表征方法构建了气动力数据库,结合机器学习算法发展了翼型精确在线气动力预测模型,采用梯度优化算法实现了亚跨音速任意翼型的快速优化设计。发展了翼型几何外形的弯度-厚度模态表征方法,采用占优模态插值方法确定高阶模态系数的上下边界,使得设计空间在包含大量实用翼型的同时将奇异翼型排除在外。采用RANS和离散伴随方法对十几万种采样翼型进行了气动力分析和梯度计算,构建了翼型气动力数据库。采用聚类算法将大量采样数据集合自动分割为多个数据簇,在每一簇中构建气动力子模型,并结合分类算法和多专家模型构建了全局气动力代理模型。大量验证结果表明该模型的气动力预测精度与RANS相近,同时基于该模型的翼型梯度优化设计能够实时完成,实现了翼型在线优化设计。(3)提出了基于离散伴随和采样光顺技术的活跃子空间快速求解方法,结合代理模型发展了一种新的高效全局优化设计方法(ASM-EGO),实现了高维气动优化问题的高效求解。ASM-EGO采用活跃子空间方法大幅减少高维气动优化问题的设计变量个数,避免了高效全局优化设计方法的维度灾难问题。基于拉普拉斯光顺算法的采样光顺技术显著降低了求解活跃子空间对采样点的需求,同时利用离散伴随方法高效计算采样点的气动力梯度,进一步减少了计算量。对220个外形设计变量的机翼减阻优化设计结果表明这种ASM-EGO方法在高维气动优化问题中具有极高的优化效率。(4)提出了数据驱动约束函数方法,基于数据将设计经验转化为连续可微的数学约束,增强了气动外形梯度优化设计的鲁棒性。通过对大量外形数据的模态分析和相关性分析,采用混合高斯模型模拟相关模态的分布特性,利用概率密度函数实现了新外形是否满足设计经验的自动判定。以翼型和机翼外形优化中的尖前缘问题为例,提取了翼型模态约束函数以限制优化过程中翼型或机翼剖面形状。施加该约束的梯度外形优化显著改善了尖前缘问题,进一步的CFD分析表明这种数据驱动约束增强了优化设计的鲁棒性。(5)发展了本征正交分解(POD)降阶模型及其离散伴随方法,结合自动分区校正算法提出了面向全局收敛的混合两步气动外形优化设计方法,实现了气动外形精细化设计并提高了优化效率。采用Petrov-Galerkin投影方法构建了侵入式POD降阶模型,结合基于误差估计的自动分区方法对敏感计算域中的POD预测解进行CFD校正,提高了流场的求解效率和精度。推导了这种分区降阶校正流场求解方法的离散伴随方程,发展了分区降阶伴随方法,显著加快了气动力梯度的计算。提出的混合两步优化设计方法首先采用基于代理模型的非梯度优化算法进行全局寻优,基于其中的流场采样数据构建分区降阶模型,然后采用分区降阶伴随方法和梯度优化算法加速精细化优化设计过程的收敛,兼顾了全局收敛性和优化效率。二维翼型和三维机翼优化设计结果表明该混合两步优化方法具有较高的优化效率和严格的收敛性。

关键词：气动外形优化自动微分离散伴随方法梯度优化设计机器学习活跃子空间方法混合两步优化方法

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非结构网格离散伴随的几何敏感度计算方法

非结构网格离散伴随的几何敏感度计算方法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：高宜胜秦飞龙家俊张傲徐圣冠张加乐南京航空航天大学航空学院南京工业大学机械与动力工程学院厦门大学航空航天学院

伴随方法因其梯度计算效率方面的优势已成为当前气动力优化乃至多学科优化中的重要方法之一,特别是近10多年来离散伴随方法的逐步发展成熟,已经在工程领域得到广泛应用。然而,现有的大部分研究主要关注流场伴随的建立和求解,而相关的几... 详细信息

伴随方法因其梯度计算效率方面的优势已成为当前气动力优化乃至多学科优化中的重要方法之一,特别是近10多年来离散伴随方法的逐步发展成熟,已经在工程领域得到广泛应用。然而,现有的大部分研究主要关注流场伴随的建立和求解,而相关的几何敏感度研究相对较少。本文首先基于面向流场计算全要素过程的推导和自动微分技术建立精确的非结构网格几何敏感度计算方法,然后分别研究了基于反向距离权和拟线弹性体动网格的动网格伴随方法,针对复杂工程外形比较了两种方法的精度、鲁棒性和计算效率。结果表明:(1)在计算精度方面,精确的非结构网格几何敏感度计算方法结合流场伴随能够获得高精度的敏感度/梯度信息,与复数步长法和前向求导法的敏感度/梯度结果在机器精度上一致;(2)在鲁棒性方面,拟线弹性体动网格方法具有更强的网格变形能力,配合对应的动网格伴随方法更加适合复杂工程外形;(3)在计算效率方面,几何敏感度计算方法结合流场伴随能够实现梯度计算量几乎与设计变量无关的效果,具有良好的梯度计算效率。

关键词：离散伴随方法动网格方法自动微分气动力优化非结构网格

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考虑阻力发散约束的机翼气动/结构多点优化设计

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西北工业大学学报 2023年第2期41卷 241-252页

作者：张煜白俊强屈峰西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学无人系统技术研究院陕西西安710072

以阻力发散性能为约束,使用基于离散伴随的梯度类优化设计方法对某远程宽体客机机翼/机身/平垂尾/发动机构型进行了气动/结构的机翼多点精细化设计。使用DLR-F6翼身组合体构型对建立的气动/结构耦合数值求解方法进行了验证。对某远程宽... 详细信息

以阻力发散性能为约束,使用基于离散伴随的梯度类优化设计方法对某远程宽体客机机翼/机身/平垂尾/发动机构型进行了气动/结构的机翼多点精细化设计。使用DLR-F6翼身组合体构型对建立的气动/结构耦合数值求解方法进行了验证。对某远程宽体客机构型进行了气动/结构机翼优化设计。优化结果各设计状态的阻力系数均有所减小,巡航状态阻力系数减小13.67 counts,Ma为0.87的设计状态较Ma为0.85的设计状态阻力系数差量由28.52 counts减至18.98 counts,阻力发散性能得到明显改善。将气动/结构多点优化结果与气动学科巡航单点优化结果和结构学科巡航单点优化结果进行了对比。结果表明:相较于单学科单点设计问题,考虑阻力发散特性的气动/结构多点优化设计可以充分挖掘构型设计潜力,得到综合性能更好、工程实用性更强的设计结果。

关键词：大型民用客机阻力发散气动/结构优化设计离散伴随方法梯度优化

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