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遗传算法在机翼气动优化设计中的应用

把最优化方法与机翼的气动力求解相结合,进行跨音速机翼的气动优化设计。采用最优化方法为遗传算法,机  (本文共4页) 阅读全文>>

西北工业大学
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基于代理模型的高效气动优化设计方法及应用

研究先进的气动设计方法是发展高性能飞行器的必然要求,而基于CFD的气动优化设计技术则是气动设计的重中之重。一方面,为了保证设计外形在CFD数值模拟情况下的气动性能与真实飞行条件下的气动性能更加相符,高精度的流动数值模拟方法被应用于气动优化设计中,这就大大增加了设计过程中所需的计算花费。另一方面,人们对飞行器气动性能的要求逐渐提高,这就给优化设计方法的设计质量提出了更高的要求。因此,研究设计效率高、设计质量好的气动优化设计方法具有重要的实际应用价值。本文围绕发展适合于飞行器设计的设计效率高、设计质量好的基于代理模型的气动优化设计方法展开研究,发展了一套基于代理模型的高效气动优化设计方法和软件,并成功进行了翼型、机翼、增升装置、飞翼的气动优化设计和考虑弹性的机翼气动/结构多学科优化设计。本文主要开展了以下几个方面的工作:(1)研究了基于Kriging模型(包括梯度增强Kriging模型)的优化算法中的多种自适应样本点加点准则及其约束...  (本文共211页) 本文目录 | 阅读全文>>

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低雷诺数多桨布局滑流耦合的气动优化设计研究

高空长航时太阳能无人机以及分布式电推进系统技术是当今国内外航空航天领域研究的热点。当高空长航时太阳能无人机进行低速飞行时,其自身将具有典型的低雷诺数气动特征,而由于大气密度低,通常太阳能无人机都采用分布式桨推进的驱动方式,此时大范围的机翼均受到螺旋桨滑流影响而将产生显著的附加气动力,这可能会导致太阳能无人机最优气动特性偏离设计点。针对这一问题,本文基于多螺旋桨/机翼一体化设计理念,开展了低雷诺数全翼式多桨布局无人机耦合螺旋桨滑流影响的气动特性数值模拟方法及气动优化设计研究。按照循序渐进、逐层深化的研究思路,首先,由数值计算效率与精度之间矛盾统一的需求出发,建立了适用于气动优化设计过程不同阶段的高效、高精度数值模拟方法;然后,考虑到螺旋桨/机翼一体化设计经验的缺乏,开展了低雷诺数条件下螺旋桨/机翼构型气动特性及复杂流动特性的深入分析研究;之后,构建了能够依据实际需求协调气动计算效率与精度的优化设计平台,基于对低雷诺数条件下多螺旋桨...  (本文共172页) 本文目录 | 阅读全文>>

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遗传算法及其在气动优化设计中的应用研究

传统的确定性优化方法其本质决定了优化设计结果的局部优化特点,而遗传算法除了具有强的鲁棒性和并行性之外,还具有全局性优化的特点,这使得遗传算法在工程优化中得到越来越广泛的应用。然而,当前较精确的气动分析其计算量往往是十分庞大的,采用遗传算法作为优化方法会导致设计代价的大大增加,这对气动优化设计是十分不利的,甚至会降低遗传优化的可行性。为了克服遗传算法在气动优化设计中存在的弊端,提高优化设计的效率,本文着重对遗传算法进行研究和改进,建立了一些适用于气动优化设计的遗传优化模型,并将其应用于翼型、机翼和全机的气动优化设计。本论文主要完成了以下几方面的工作:1、针对标准遗传算法中存在的一些问题,对以二进制编码和解码技术为基础的标准遗传算法进行改进,采用实数编码技术,引入了非线性排名选择机制,应用优选技术、动态惩罚等技术,建立了适合气动优化设计的基本遗传优化模型。2.把可变误差多面体方法与遗传算法结合起来,形成了松散式和紧密式两种不同性质的...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

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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>>

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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>>