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飞机多学科设计优化中的近似方法研究

在飞机多学科设计优化过程中,通常需要很多次迭代才能得到最优结果,而且各学科的每次计算也会花费大量的时间,这严重影响了优化过程的可行性。为了减少计算时间,但又不会对各学科计算结果造成太大的影响,因此我们用近似方法来建立各学科的近似模型,以此来减少每次迭代时各学科所用的大量计算时间,使飞机多学科设计优化可以顺利的进行下去。如果用近似模型来代替真实模型,那么近似模型精确度就变得非常重要。近似模型和真实模型相差不大,近似的精度很高,优化出的结果就是有意义的,可信的;反之,优化出的结果就是没有意义的,不可信的。本文的主要工作是总结各种近似方法的特点,编写各近似方法的程序,通过算例总结出各种近似方法的适用性。本文首先给出了建立近似模型前所需的实验设计方法。用实验设计方法选择实验点,可以使实验点更均匀,更具有代表性,从而为建立精确的近似模型打下良好的基础。然后总结了二次响应面方法、移动最小二乘法、径向基神经网络方法、BP神经网络方法和Krig  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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飞机设计的多学科优化方法研究

飞机设计是一个复杂的多阶段的过程,同时也是一个反复迭代、逐渐接近最优的过程。在飞机设计各阶段中,任务定义阶段、概念设计阶段和初步设计阶段的综合优化设计对提高飞机整体性能具有极其重要的意义。然而要实现飞机综合优化设计却绝非易事。由于飞机是一种大型复杂工程系统,它的设计覆盖多个学科,各学科设计都非常复杂,而各学科之间又相互关联,加之存在大量的设计变量和约束条件,使得要将各学科有效的组织起来进行飞机综合优化设计的难度非常大,如果采用传统的优化设计方法来实现几乎不可能。随着世界航空工业的发展,人们对飞机的综合性能提出了越来越高的要求,进行飞机综合优化设计的需求也就愈加迫切。在这种情况下,多学科设计优化方法(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)应运而生。本文以多学科设计优化算法及其在飞机设计中的应用为核心,主要进行了如下研究:1.对现有多学科设计优化算法进行了较全面的分析,清晰地描述了各算法...  (本文共211页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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飞机多学科设计协同优化及近似技术研究

多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术是20世纪90年代以来在国外迅速发展的一门学科,它可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计问题,在航空航天领域有着广阔的应用前景。因此,多学科设计优化是当前国际上飞行器设计方法研究的一个最新、最活跃的领域。本文对多学科设计优化方法进行了总结,重点对其中一种非常有潜力的分布式并行优化方法—协同优化方法进行了分析和改进,并将改进后的协同优化方法应用到了机翼设计中。研究内容具体如下:1、建立起飞行器多学科设计优化的数学模型,分析了飞行器多学科设计优化所特有的概念及其物理意义,指出其与传统优化问题相比所面临的计算困难及信息组织困难。分析了多学科设计优化方法的组成内容,建立了多学科设计优化的总体框架。2、总结并分析了多学科设计优化常用的一些工程近似算法,这些近似算法是构成一个完整的多学科设计优化算法的组成部分,在多学科设计优化中起着非常重...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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鱼雷总体多学科综合设计模型及应用研究

鱼雷总体设计是新型鱼雷研制的关键,但在目前的工程实际研究中,各子系统设计之间缺乏足够协调和沟通,且还没有较为统一完善的评价指标来衡量全雷综合性能。针对上述问题,文中将多学科设计优化方法引入鱼雷总体综合设计中,初步建立了以作战效能为主要综合性能优化目标的鱼雷总体综合设计优化的方法与模型体系,比较合理地解决鱼雷各子系统之间的耦合关系,同时利用这种耦合效应实现了各学科之间的协调匹配,有利于鱼雷总体设计达到系统层次的性能最优。文中首先分析了鱼雷总体设计的基本架构,通过对鱼雷总体设计的战术技术指标体系的分析,确定相关的设计参数,根据这些设计参数提出了基于作战效能的鱼雷总体优化设计的基本模型。此外,文中深入研究分析了多学科设计优化技术的核心体系与思想,并详细阐述了单级优化算法、并行子空间优化算法、协作优化算法和子空间近似算法的特点及其在实际应用中的优劣;全面比较了协作优化方法和子空间近似算法的异同,并深入分析了这两种方法的数学描述。论文的核...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
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多学科设计优化方法及其在飞行器设计中的应用

飞行器设计需要用到气动、结构、控制等诸多学科的知识,各学科自身已发展成独立的研究领域,内容博大精深。在进行设计时必须从全局出发,将各学科视为一个整体,考虑学科间的相互作用。因此飞行器设计面临着如何解决一个复杂、庞大的非线性优化问题,学科间复杂的信息联系以及天文数字般的计算量使得传统的优化方法在解决飞行器设计问题时显得无能为力。在此情况下,多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization, MDO)方法应运而生。本文主要研究了多学科优化算法及其在飞行器设计中的应用,具体如下:1、建立起飞行器多学科设计优化的数学模型,根据学科间关系,提出三种基本类型的飞行器多学科设计优化问题,一般飞行器多学科设计优化都可以看作这三种基本类型的组合。分析了飞行器多学科设计优化所特有的概念及其物理意义,指出其与传统优化问题相比所面临的计算困难及信息组织困难,为后续研究指明了着力点。2、总结并分析了多学科设计优化...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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基于多学科设计优化的机翼重量计算方法

重量计算在飞机设计过程中扮演着至关重要的角色,关系着飞机设计项目的成败。要计算出高精度高可信度的机翼结构重量不仅需要详细的结构信息,也需要其它学科的详细信息,例如气动优化后精确的几何外形、精确的表面压强分布、燃油分布、动力学特性以及采用材料的性能等,而且其中一些不同学科的信息相互耦合的,需要迭代分析和优化设计。因此本文采用多学科设计优化方法,以支线客机机翼为研究对象,研究了一种适用于飞机总体设计的基于多学科设计优化的机翼重量计算方法,为飞机总体方案论证和机翼重量指标的确定提供了一个支撑工具。论文主要研究内容如下:1)在分析了基于工程梁理论的翼盒结构重量计算方法的优缺点基础上,基于多学科设计优化和结构有限元方法,提出了一种新的机翼结构重量计算方法。不仅研究了气动和结构本学科内的问题,而且还研究了学科间的问题。在气动方面以最大升阻比为目标,在结构方面以最小结构重量为目标,考虑了气动和结构间的载荷传递和耦合关系(气动弹性)和不同的选材...  (本文共173页) 本文目录 | 阅读全文>>