基于变可信度代理模型的气动优化 被引量：10

1

作者 黄礼铿 高正红 张德虎 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期783-788,共6页

对于复杂的多设计变量优化设计问题,构造高精度的代理模型需要大量的高可信度样本,并带来巨大的计算量。利用较小的计算代价构建高精度的代理模型具有很强的工程意义。采用Co-Kriging方法,基于两组相互独立的高、低可信度模型样本,构建... 对于复杂的多设计变量优化设计问题,构造高精度的代理模型需要大量的高可信度样本,并带来巨大的计算量。利用较小的计算代价构建高精度的代理模型具有很强的工程意义。采用Co-Kriging方法,基于两组相互独立的高、低可信度模型样本,构建了一种高效的变可信度代理模型。Co-Kriging变可信度代理模型通过构建高、低可信度模型之间的关系模型,充分利用低可信度模型信息来提高代理模型整体的预测精度,在保证预测精度的前提下,大大减少了构造代理模型所需的计算时间。使用两个函数算例分析了不同选样方案对近似精度的影响,并用一个基于不同代理模型的RAE2822气动优化设计的对比证明了该方法在工程设计优化中的可行性。 展开更多

关键词 Co—Kriging 代理模型 变可信度 气动优化

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基于双层代理模型的无人机气动隐身综合设计 被引量：7

2

作者 张德虎 高正红 +1 位作者 李焦赞 黄礼铿 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期394-400,共7页

基于双层代理模型方法展开飞翼布局无人机气动隐身综合设计方法研究。DSM模型集成了插值型代理模型和回归型代理模型的优点,在同样样本的条件下,具有更高的预测精度。文中分别以Navier-Stokes方程数值求解方法和稀疏矩阵方法分析无人机... 基于双层代理模型方法展开飞翼布局无人机气动隐身综合设计方法研究。DSM模型集成了插值型代理模型和回归型代理模型的优点,在同样样本的条件下,具有更高的预测精度。文中分别以Navier-Stokes方程数值求解方法和稀疏矩阵方法分析无人机气动、隐身特性,并构造了两种分析方法的DSM模型,验证了DSM模型特性。文章最后基于自适应代理模型优化设计策略,结合多目标遗传算法将DSM模型用于无人机气动隐身综合设计,使其在满足一定约束的前提下最小化全机阻力和头向雷达反射截面,取得了令人满意的设计结果,验证了文中方法的实用性。 展开更多

关键词 双层代理模型 无人机 多目标遗传算法 优化设计

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一种快速稳健的并行多块结构动网格方法 被引量：7

3

作者 黄礼铿 高正红 左英桃 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期363-367,392,共6页

为解决传统网格处理方法不能满足复杂外形在大设计空间内进行优化时对网格质量的要求的问题,提出了一种并行多块动网格方法,该方法基于初始外形的多块结构网格,根据优化过程中个体外形与初始外形拓扑结构相近的特性,利用体样条插值方法... 为解决传统网格处理方法不能满足复杂外形在大设计空间内进行优化时对网格质量的要求的问题,提出了一种并行多块动网格方法,该方法基于初始外形的多块结构网格,根据优化过程中个体外形与初始外形拓扑结构相近的特性,利用体样条插值方法来拟合多块结构网格各块顶点的位移,得到几何外形变化后的拓扑结构,再利用无限插值方法并行地移动初始外形多块结构网格的边、面和块内的网格点,进行光顺处理后得到变形后几何外形的空间网格;该方法在保证网格质量的同时,可以极大地提高网格生成效率,本文以某翼身组合体为例结果表明,该方法在大设计空间的复杂外形设计问题中具有很强的实用性。 展开更多

关键词 多块网格 动网格 体样条插值 无限插值

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固体火箭超燃冲压发动机燃烧试验研究 被引量：8

4

作者 黄礼铿 胡广军 +2 位作者 胡豹 田凌寒 杨玉新 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期549-553,共5页

针对采用含硼固体贫氧推进剂的固体火箭超燃冲压发动机中凝相颗粒超音速燃烧组织难题,建立了模块化燃烧性能试验平台,超音速燃烧室入口马赫数为2.65,入口有一后向台阶,高温富燃燃气从后向台阶后喷注进入燃烧室,通过开展不同一次燃气喷... 针对采用含硼固体贫氧推进剂的固体火箭超燃冲压发动机中凝相颗粒超音速燃烧组织难题,建立了模块化燃烧性能试验平台,超音速燃烧室入口马赫数为2.65,入口有一后向台阶,高温富燃燃气从后向台阶后喷注进入燃烧室,通过开展不同一次燃气喷注位置、喷注结构等参数下的地面直连试验研究,获得了不同燃气喷注位置和燃气喷注参数对掺混燃烧的影响规律。试验结果表明,采用含硼固体贫氧推进剂的固体火箭超燃冲压发动机实现了可靠稳定燃烧,通过增大后向台阶形成的掺混燃烧回流区和提高燃气掺混均匀度,可提高发动机掺混燃烧性能,最优试验工况下,燃烧室总压损失为72.7%,燃烧效率为0.793,燃烧室推力增益为459 N,计算得到的发动机比冲为7301 N·s/kg。 展开更多

关键词 固体火箭超燃冲压发动机 地面直连试验 含硼固体贫氧推进剂 燃烧组织

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固体火箭超燃冲压发动机点火燃烧过程实验研究 被引量：1

5

作者 陈端毓 田维平 +2 位作者 董新刚 黄礼铿 张璞 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期144-152,共9页

为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通... 为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通过高速摄像获得了点火燃烧过程的火焰形态。试验结果表明:掺混增强装置可以显著改善补燃室内存在的分层流动和一次燃气气固两相分离的现象,为硼颗粒提供良好的点火条件从而提升其附近硼颗粒的点火燃烧性能。通过合理设计掺混增强装置位置,将硼颗粒在一次燃气喷注口附近的高温点火区点燃比在补燃室中段点燃具有更高的燃烧效率,本文设计的燃烧组织结构在试验中实现了硼贫氧固体燃料0.812的燃烧效率。 展开更多

关键词 固体火箭超燃冲压发动机 含硼贫氧燃料 掺混增强装置 燃烧性能 补燃室

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基于离散共轭方法的高超声速导弹气动外形优化设计 被引量：5

6

作者 左英桃 苏伟 +1 位作者 高正红 黄礼铿 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期284-289,共6页

开展了离散共轭方法在高超声速气动外形优化设计中的应用研究。构建了基于NURBS方法的几何外形参数化方法,完成了一种简单高效的动网格方法,建立了基于Euler方程的离散共轭方法,并将这些方法与优化算法等集成起来够构建了适合复杂外形... 开展了离散共轭方法在高超声速气动外形优化设计中的应用研究。构建了基于NURBS方法的几何外形参数化方法,完成了一种简单高效的动网格方法,建立了基于Euler方程的离散共轭方法,并将这些方法与优化算法等集成起来够构建了适合复杂外形的高超声速气动外形优化设计系统。利用该系统对一种导弹的前体进行了优化设计研究,使其升阻比提高了11.2%,优化后导弹前体形状接近双锥外形,说明双锥形前体有利于减小阻力。算例表明,离散共轭方法在高超声速气动外形优化设计中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 离散共轭 复杂外形 优化设计 高超声速 双锥

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代理模型选样准则研究 被引量：5

7

作者 张德虎 高正红 +1 位作者 李焦赞 黄礼铿 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期719-725,732,共8页

致力于针对确定问题,利用其在已知空间中的样本信息指导该问题其他空间中的样本选择。基于Kriging模型和拉丁超立方设计选样方法,以某数学函数为例,首先研究了设计空间大小对样本选择的影响,然后具体分析了样本分布特性对代理模型预测... 致力于针对确定问题,利用其在已知空间中的样本信息指导该问题其他空间中的样本选择。基于Kriging模型和拉丁超立方设计选样方法,以某数学函数为例,首先研究了设计空间大小对样本选择的影响,然后具体分析了样本分布特性对代理模型预测误差的影响。引入了样本平均疏密度、样本稀疏度、样本紧凑度等概念衡量样本特性,依据不同空间中各参数与代理模型预测精度的关系提出了样本稀疏度准则,并以不同维数的数学函数和翼型气动力分析模型验证了准则的准确性和实用性。 展开更多

关键词 代理模型 拉丁超立方设计 KRIGING模型 选样准则

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硼基粉末燃料冲压发动机掺混燃烧特性研究

8

作者 杜鑫磊 何景轩 +3 位作者 黄礼铿 董新刚 杨玉新 张璞 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期293-301,共9页

针对硼基粉末燃料冲压发动机超声速燃烧组织难题,建立气-固两相掺混燃烧方法,开展典型工况(26 km,Ma=6.0)的数值仿真研究,得到了发动机燃烧室内的流动燃烧特性,仿真分析了粉末燃料喷注速度、燃料颗粒粒径以及凹腔结构对燃烧室内气-固两... 针对硼基粉末燃料冲压发动机超声速燃烧组织难题,建立气-固两相掺混燃烧方法,开展典型工况(26 km,Ma=6.0)的数值仿真研究,得到了发动机燃烧室内的流动燃烧特性,仿真分析了粉末燃料喷注速度、燃料颗粒粒径以及凹腔结构对燃烧室内气-固两相掺混燃烧情况的影响。结果表明:粉末燃料点火温度是影响燃料掺混燃烧效率的关键因素,当粉末喷注于气相燃烧高温区时,可显著提高燃烧效率;合理的喷注速度有利于增强颗粒与燃气和来流的掺混程度,使得颗粒燃烧更充分;当颗粒粒径从5μm提高至20μm时,射流穿透深度显著增加,粒径5μm时粉末燃烧效率最高,随着粒径增大颗粒点火的难度提高,不利于燃料充分燃烧释热;凹腔结构形成的回流区可以形成较好的点火区域,对于粉末燃料及富燃燃气和超声速来流的掺混起到较好的增益效果,有利于提高燃烧效率。 展开更多

关键词 粉末燃料冲压发动机 硼基粉末燃料 燃烧组织 掺混燃烧 凹腔结构 数值模拟

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燃料预加热对超声速剪切掺混的增强效果 被引量：1

9

作者 段艳娟 杨玉新 +2 位作者 黄礼铿 李欣 章思龙 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期827-838,共12页

随着高超声速飞行器不断朝着高马赫、宽速域方向发展,推进系统面临低动压的工作条件,对燃烧室内的流动掺混带来巨大挑战。针对碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室,本文研究了碳氢燃料预加热对超声速剪切掺混特性的影响机制,分析了温度与碳氢... 随着高超声速飞行器不断朝着高马赫、宽速域方向发展,推进系统面临低动压的工作条件,对燃烧室内的流动掺混带来巨大挑战。针对碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室,本文研究了碳氢燃料预加热对超声速剪切掺混特性的影响机制,分析了温度与碳氢燃料热裂解对掺混特性的影响规律。研究发现,当碳氢燃料未发生热裂解反应时,燃料预加热会使射流黏性耗散增强从而掺混效率降低,燃料温度从750 K增加到900 K时,燃烧室掺混效率降低约5%、总压损失约增加20%;但燃料热裂解反应对剪切掺混有双重影响,裂解后的碳氢燃料膨胀性能提升,使喷嘴附近的掺混效率提高约18%;由于剪切层内流体湍动能下降,在远离喷嘴的位置掺混效率降低约6%。 展开更多

关键词 预加热 超声速燃烧室 剪切掺混 碳氢燃料 热裂解

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翼尖喷流引流管道内流数值模拟 被引量：2

10

作者 黄礼铿 高正红 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2101-2106,共6页

数值模拟计算了为实现旋翼翼尖喷流驱动的引流管道内部流动,分析了管道出口形状对引流管道流动的影响.通过对比不同入口压力以及不同管道出口形状对引流管道的总压损失的影响,分析不同情形下对引流管道的出口流量、流动的出口速度的影响... 数值模拟计算了为实现旋翼翼尖喷流驱动的引流管道内部流动,分析了管道出口形状对引流管道流动的影响.通过对比不同入口压力以及不同管道出口形状对引流管道的总压损失的影响,分析不同情形下对引流管道的出口流量、流动的出口速度的影响,综合得出对产生的转动力矩的影响,以此验证了通过内置管道引流实现翼尖喷流驱动的可行性,以找到一种实用的使引流管道的损失最小的引流管道设计方法. 展开更多

关键词 旋翼 翼尖喷流 引流管道 数值模拟

原文传递

无喷管助推器侵蚀燃烧模型对比研究 被引量：2

11

作者 黄礼铿 杨玉新 +1 位作者 霍东兴 马利峰 《航空兵器》 2016年第5期50-55,共6页

侵蚀燃烧对无喷管助推器的性能有着至关重要的影响。为了在无喷管助推器设计中准确预测其性能,在分析侵蚀燃烧机理的基础上,利用一维非定常变截面内弹道计算程序,采用几种典型的侵蚀燃烧模型对单燃速锥柱形装药和双燃速串装锥柱形装药... 侵蚀燃烧对无喷管助推器的性能有着至关重要的影响。为了在无喷管助推器设计中准确预测其性能,在分析侵蚀燃烧机理的基础上,利用一维非定常变截面内弹道计算程序,采用几种典型的侵蚀燃烧模型对单燃速锥柱形装药和双燃速串装锥柱形装药发动机的特性进行分析。研究表明,文中推进剂在单燃速锥形装药发动机中表现出较弱的负侵蚀效应,采用无负侵蚀效应的侵蚀燃烧模型的预示结果好于带有负侵蚀效应的侵蚀模型,其中Lenoir-Robillard模型的预示精度最高。而双燃速串装发动机中由于燃气流速较小的范围更大,负侵蚀效应影响较大,只有使用具有负侵蚀效应的Greatrix模型才能得到较为准确的预示结果。 展开更多

关键词 内弹道计算 无喷管助推器 侵蚀燃烧 双燃速串装药柱

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固体火箭超燃冲压发动机硼基贫氧推进剂配方优选试验研究 被引量：2

12

作者 黄礼铿 魏和平 +3 位作者 张先瑞 杨玉新 田凌寒 张强 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期97-102,共6页

针对固体火箭超燃冲压发动机中高焓多相超音速燃烧组织难题,通过改进含硼固体贫氧推进剂配方,为硼颗粒的点火燃烧提供良好的微环境,以进一步缩短硼颗粒的点火延迟时间,开展了三种推进剂配方的直连试验研究。试验结果表明,在5~10μm粒径... 针对固体火箭超燃冲压发动机中高焓多相超音速燃烧组织难题,通过改进含硼固体贫氧推进剂配方,为硼颗粒的点火燃烧提供良好的微环境,以进一步缩短硼颗粒的点火延迟时间,开展了三种推进剂配方的直连试验研究。试验结果表明,在5~10μm粒径的基础上,进一步降低硼颗粒粒径至1~2μm,使颗粒的随流性增强,并使得掺混均匀度降低,抵消了硼颗粒粒径减小带来的燃烧性能优化作用;提高一次燃烧效率,使得一次燃气温度提升,硼颗粒的点火燃烧微环境得到改善,显著提高了一次燃气的超音速补燃效率。在试验工况下,硼颗粒的燃烧效率由基础配方的61.2%提高至83%,计算得到的发动机名义比冲由6016 N·s/kg提高至7996 N·s/kg,使其超音速燃烧性能得到了显著提高。 展开更多

关键词 固体火箭超燃冲压发动机 直连试验 含硼固体贫氧推进剂

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通用无量纲侵蚀燃烧模型 被引量：1

13

作者 黄礼铿 刘徐飞 +1 位作者 霍东兴 马利峰 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期184-187,共4页

Mukunda和Paul提出了与发动机尺寸、形状以及推进剂无关的通用侵蚀燃烧机理,但该模型没有考虑负侵蚀燃烧的影响。利用侵蚀燃烧过程的无量纲参数,将该模型进行扩展,以考虑负侵蚀燃烧影响,发展出通用无量纲侵蚀燃烧模型。将该模型与一维... Mukunda和Paul提出了与发动机尺寸、形状以及推进剂无关的通用侵蚀燃烧机理,但该模型没有考虑负侵蚀燃烧的影响。利用侵蚀燃烧过程的无量纲参数,将该模型进行扩展,以考虑负侵蚀燃烧影响,发展出通用无量纲侵蚀燃烧模型。将该模型与一维非定常内弹道计算方法相结合,进行无喷管助推器内弹道性能分析。通过对不同燃温下串装双燃速无喷管助推器内弹道性能的分析,得到了与实验数据相吻合的压强以及推力分布。验证了该无量纲侵蚀燃烧模型的通用性,由于模型与发动机尺寸、形状以及推进剂无关,使得该方法成为设计分析无喷管助推器的可靠实用工具。 展开更多

关键词 无喷管助推器 侵蚀燃烧 无量纲 侵蚀模型

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无喷管助推器药柱结构优化设计研究 被引量：1

14

作者 黄礼铿 杨玉新 +1 位作者 霍东兴 马利锋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1173-1179,共7页

为了得到无喷管助推器药柱设计的最优解,采用无喷管助推器一维非定常内弹道计算方法和粒子群模式搜索混合优化算法,构建了无喷管助推器药柱优化设计框架,优化框架中粒子群算法用于全局搜索,模式搜索算法用于局部搜索。对圆柱内孔装药无... 为了得到无喷管助推器药柱设计的最优解,采用无喷管助推器一维非定常内弹道计算方法和粒子群模式搜索混合优化算法,构建了无喷管助推器药柱优化设计框架,优化框架中粒子群算法用于全局搜索,模式搜索算法用于局部搜索。对圆柱内孔装药无喷管助推器的药柱结构进行了优化设计,最大化总冲设计在不增大峰值压强的条件下总冲提升了5.4%,最小化峰值压强设计在总冲不降低的条件下峰值压强降低了33.8%,表明设计框架适用于无喷管助推器药柱优化设计过程,能够满足不同药柱设计的需求,混合优化算法的采用大大降低了优化设计代价。 展开更多

关键词 无喷管助推器 药柱结构 优化设计 粒子群算法 模式搜索算法

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