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飞行器气动外形优化设计方法研究与应用

我国航空航天产业的迅猛发展及全球激烈的市场竞争对飞行器设计技术提出更高的要求,精细化、高效率的设计技术受到青睐,而飞行器气动外形设计是飞行器设计的重要内容,其影响了整个飞行器的飞行性能和飞行品质。飞行器气动外形优化设计旨在采用数学优化的思想解决工程设计问题,在流场数值模拟计算的支持下,以气动外形参数化方法、代理模型技术和优化搜索策略等为主要内容的优化设计方法为飞行器气动外形设计提供了一个广阔的设计空间。飞行器气动外形优化设计技术有效地缩短了设计周期,并且能使设计更为精细,提高飞行器的性能指标。近年来气动外形优化设计方法研究广受重视,基于工程设计的数学优化模型的提炼、参数化方法适应性、代理模型的精度以及优化搜索方法的全局收敛性等问题是研究的关键内容。针对上述优化设计的关键问题,本文主要开展了以下几个方面的工作:1、对FFD参数化方法进行研究,构建了适应复杂外形几何参数化的多块FFD拼接方法,提出了非规则FFD控制框局部坐标的解算方  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

高性能飞行器气动外形设计方法研究与应用

随着飞行器设计要求的不断增加以及性能目标的不断提高,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)技术的飞行器气动外形设计方法也需要更精细更高效,因此需要对气动特性数值模拟技术、参数化方法、变形网格技术、代理模型、优化算法等构成飞行器气动外形设计的几项关键技术进行研究和创新,建立高效可靠的气动优化设计平台。本文主要完成了以下几方面的工作:1.基于结构网格技术建立了适用于气动外形设计的RANS(Reynolds AveragedNavier-Stokes)方程数值模拟平台,采用Roe空间离散方法,Menter’s k-SST两方程湍流模型,通过对二维翼型跨音速流场以及三维复杂外形流场的数值模拟验证了数值模拟平台的可靠性,为飞行器气动外形设计问题中的目标特性分析提供了可靠的气动特性数据;基于当地变量的Re t转捩模型建立了边界层转捩数值模拟方法,为开展高性能自然层流翼型/机翼气动优化设计提供了可靠的CFD模拟...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于Stackelberg博弈与连续伴随方法的气动外形优化设计

气动外形优化设计是一门研究利用数值方法对飞行器气动外形进行优化以提高其气动性能的学科,是飞行器设计中非常重要的组成部分。随着飞行器设计要求的不断增加以及性能目标的不断提高,飞行器气动外形设计方法也需要更精细更高效,因此需要对飞行器气动外形设计的关键技术进行研究和创新,建立高效可靠的气动优化设计。因此,针对现有的气动外形设计方法,从面向实际工程设计要求中存在的一些基础问题出发,本文构建了一套高效可靠通用的基于Stackelberg博弈与连续伴随方法的气动优化设计方法,可对定常单目标、定常多目标、非定常单目标及非定常多目标问题进行优化求解,并利用该方法对工程优化问题的应用进行了研究。论文的主要工作如下:1.基于定常气动优化设计问题的连续伴随方程,将其推广至非定常气动优化设计问题的求解中。通过算例对比了连续伴随方程与有限差分法计算气动函数导数的结果,展示了构建的连续伴随方法求解梯度的可靠性和高效性。2.基于SLSQP序列二次规划法及连...  (本文共158页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

基于离散共轭方法的巡飞弹气动外形优化设计

巡飞弹作为一种新型制导武器,兼具导弹和无人机的特点,外形较复杂,要获得较好的飞行性能,其气动外形设计至关重要。因此,对巡飞弹气动外形优化设计的研究,对巡飞弹技术的发展历程具有重要意义。基于传统CFD方法开展气动外形优化设计的设计方法,通常计算量较大,本文对常规的气动外形优化方法进行了改进,采用一种可以减少计算量的离散共轭方法,本文重点对如何建立共轭方程进行讨论,推导了共轭方程的求解,构建了基于流场计算分析、离散共轭梯度计算、基于FFD技术的气动外形参数化方法的飞行器气动外形优化设计流程。给出翼型反设计的计算优化算例,验证气动外形优化方法的可行性。使用数值仿真的手段,对二维翼型和三维巡飞弹进行流场计算,分别研究0°-16°攻角下的情况,分析其升力系数阻力系数及升阻比,为后续气动分析和外形优化提供支持。实现对二维翼型的气动优化设计,对其翼型厚度进行约束,提高其升阻比。优化后的翼型升力系数增大,0°攻角下增加68.33%。升阻比在0°...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

《计算技术与自动化》2020年02期
计算技术与自动化

基于代理模型的固体动力杀伤器气动外形优化研究

分析了固体动力杀伤器的气动外形设计参数。通过进化神经网络构建气动外形参数与气动特性之间的代理模型...  (本文共4页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》2017年04期
空气动力学学报

“飞行器气动外形多学科优化设计”专栏引言

在航空航天领域,随着各学科数值模拟技术日臻成熟,基于高可信度数值模拟的优化设计方法在飞行器的设计中得到越来越广泛的重视和...  (本文共1页) 阅读全文>>

《北京理工大学学报》2009年04期
北京理工大学学报

基于一体化设计的气动外形参数对动态特性的影响

为了提高导弹气动外形方案设计效率和设计质量,基于一体化设计方法,将导弹气动外形设计与气动特性计算、弹道仿真和飞行过程的动态特性分析等工作结合...  (本文共4页) 阅读全文>>