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升力体外形设计的代理模型优化方法 被引量:13
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作者 张珍铭 丁运亮 刘毅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1435-1444,共10页
面向飞行器概念设计提出了一种将类型函数/形状函数变换技术与代理模型技术及全局优化算法相结合,实现升力体外形多目标优化的设计策略。类型函数/形状函数变换技术能够通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数衍生出多种设计... 面向飞行器概念设计提出了一种将类型函数/形状函数变换技术与代理模型技术及全局优化算法相结合,实现升力体外形多目标优化的设计策略。类型函数/形状函数变换技术能够通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数衍生出多种设计构型。选用最优拉丁超立方抽样完成实验设计,将径向基函数作为近似方法构建代理模型,并通过序贯采样后验策略改善代理模型拟合优度。在Ma 6,迎角20°设计点处搭建了升力体简化外形的气动分析代理模型。应用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法实现了以升阻比和容积利用率最大化为目标的折衷优化,得到包含一系列改进设计方案的Pareto-解集,其中,各构型目标响应相对实际分析值误差均在6.1%以内,表明该方法既可以通过代理模型大幅提升设计效率,降低应用全局优化算法的计算复杂度,又能够得到满足概念设计精度需要的设计方案,有利于概念设计中定量高效地实现多个设计目标的折衷优化,明确飞行器外形修改方向。 展开更多
关键词 飞行器概念设计 升力体 类型函数/形状函数 代理模型 多目标优化 气动外形优化
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基于三维CST建模方法的两层气动外形优化策略 被引量:6
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作者 粟华 龚春林 谷良贤 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-6,22,共7页
针对复杂构型飞行器气动外形优化的几何描述和计算效率问题,提出了一种基于通用三维类别/形状函数变换参数化方法的两层设计空间气动外形优化策略。采用B样条函数代替Bernstein多项式进行展开并引入侧向轮廓描述函数,将原二维类别/形状... 针对复杂构型飞行器气动外形优化的几何描述和计算效率问题,提出了一种基于通用三维类别/形状函数变换参数化方法的两层设计空间气动外形优化策略。采用B样条函数代替Bernstein多项式进行展开并引入侧向轮廓描述函数,将原二维类别/形状函数向三维扩展,基于部件组合设计思想,建立了三维飞行器几何外形的完整描述形式。结合类别/形状函数和B样条函数的参数化特点,引入设计空间分层优化思想,将设计参数划分为全局尺寸参数和局部调整参数,在减少优化时间的同时尽可能地保持原设计空间复杂度。采用X-33高超声速飞行器作为建模和优化算例,结果表明,三维CST方法能以较少设计参数表达复杂外形,具有基础参数少,设计复杂度可调,外形表达能力强,参数化过程稳定的优势;两层气动外形优化策略具有良好的设计空间搜索能力,并可显著降低计算消耗。 展开更多
关键词 气动外形优化 参数化 类别函数/形状函数 两层优化 B样条 部件组合
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升力体外形布局参数对横侧向耦合稳定性的影响分析 被引量:6
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作者 张青青 张石玉 +1 位作者 赵俊波 赵力宁 《气体物理》 2021年第6期20-28,共9页
针对高速飞行器存在横侧向耦合易失控问题,建立了基于部件组合思想的CST几何外形参数化建模方法,以升力体外形为例,采用拉丁超立方试验设计方法和高速气动特性快速分析方法,分析了升力体主要布局参数对横侧向耦合稳定性参数开环动态偏... 针对高速飞行器存在横侧向耦合易失控问题,建立了基于部件组合思想的CST几何外形参数化建模方法,以升力体外形为例,采用拉丁超立方试验设计方法和高速气动特性快速分析方法,分析了升力体主要布局参数对横侧向耦合稳定性参数开环动态偏离稳定判据(C_(nβ,dyn))和闭环横向控制偏离判据(LCDP)的影响规律.升力体外形主导布局参数对横向操纵滚转反逆参数LCDP是二次非线性影响,横侧向稳定性的主导布局参数随着攻角变化有明显变化.文章为耦合稳定性影响规律研究建立了有效的分析方法,研究结论可为高超声速升力体式飞行器总体抗失控设计提供规律建议. 展开更多
关键词 横侧向稳定性 外形参数化 类型形状函数法 升力体 高超声速
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高超声速飞行器参数化几何建模方法与外形优化 被引量:6
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作者 张珍铭 刘毅 丁运亮 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期172-177,共6页
飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互... 飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互转换十分便捷。相比现有CAD和二次曲线建模方法,在模型简化和设计变量数量有效控制方面具有优势。升力体和乘波体两种典型布局飞行器的外形建模与应用表明方法简单、有效、适应性强,可以满足飞行器概念设计阶段外形优化的要求。 展开更多
关键词 飞行器设计 概念设计 参数化几何建模 类型函数/形状函数 多学科设计优化
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适用于概念设计的再入飞行器外形优化设计方法 被引量:4
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作者 张珍铭 丁运亮 +1 位作者 刘毅 张铁亮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1971-1979,共9页
面向再入飞行器概念设计,提出了一种实现外形多目标优化的综合设计方法。基于类型函数/形状函数变换技术建立参数化几何模型,实现了以少量设计变量描述较大范围的设计空间;引入考虑真实气体效应的工程方法估算气动特性,应用非支配排序... 面向再入飞行器概念设计,提出了一种实现外形多目标优化的综合设计方法。基于类型函数/形状函数变换技术建立参数化几何模型,实现了以少量设计变量描述较大范围的设计空间;引入考虑真实气体效应的工程方法估算气动特性,应用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现考虑升阻比和容积利用率最大化以及热流量最小化的多目标优化设计;通过减法聚类提取典型设计构型,并根据分层图可视化地从Pareto前端与Pareto最优解集中定量筛选设计方案。双锥布局再入飞行器优化结果表明,可以在不损失容积利用率的情况下,使设计点处配平升阻比从0.65提高到0.94。该方法同时还有利于概念设计中有效压缩设计空间和确定外形设计参数选择的方向与范围。 展开更多
关键词 再入飞行器 概念设计 类型函数/形状函数 气动外形优化 多目标优化 分层图
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基于CST参数化方法的翼型气动优化设计 被引量:27
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作者 卜月鹏 宋文萍 +1 位作者 韩忠华 许建华 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期829-836,共8页
翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将... 翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将其应用于翼型气动优化设计,研究几种不同参数化方式的优化结果和优化效率。RAE2822翼型单目标减阻优化设计的研究表明,基于CST的三种参数化方法和基于Hicks-Henne函数的参数化方法的减阻效果相当,但计算时间相差很大。在设计变量数相当的情况下,扰动CST方法和中弧线叠加厚度分布CST方法的设计效率高于直接CST参数化方法和Hicks-Henne参数化方法而中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。DU93-w-210翼型单目标最大升阻比优化设计的研究进一步说明中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。 展开更多
关键词 翼型设计 减阻 效率 残差 流程图 函数 升阻比 参数化 几何优化 跨声速空气动力学 风力机 CST(类函数/形函数转变)
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基于CST参数化方法气动优化设计研究 被引量:18
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作者 李静 高正红 +1 位作者 黄江涛 赵轲 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期443-449,共7页
翼型及机翼优化设计中,设计变量的个数对优化算法的收敛速度及代理模型的精度有很大的影响。因此,在精确描述翼型的同时,发展较少设计变量的翼型参数化方法对翼型优化设计有着重要的意义。本文基于CST(class function/shape function tr... 翼型及机翼优化设计中,设计变量的个数对优化算法的收敛速度及代理模型的精度有很大的影响。因此,在精确描述翼型的同时,发展较少设计变量的翼型参数化方法对翼型优化设计有着重要的意义。本文基于CST(class function/shape function transformation)翼型参数化方法对Kriging模型的预测精度进行研究,并采用改进的粒子群优化算法构建气动优化设计系统。某亚声速机翼单点减阻设计及超临界翼型的稳健性设计表明该系统具有较高的设计质量,方法可靠,有较高的工程应用前景。 展开更多
关键词 class function/shape function TRANSFORMATION 代理模型 KRIGING模型 稳健性设计 粒子群算法 杂交
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面向飞行器概念设计的动网格技术 被引量:1
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作者 王曼 刘毅 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第7期16-22,共7页
在弹簧近似光滑法和局部网格重构法两种动网格方法的基础上,结合类型函数/形状函数方法,针对飞行器概念设计阶段方案多变、参数变化快的特点,对二元机翼随参数变化的翼型提出了相适应的动网格方法。该方法根据参数的影响,将变动的边界... 在弹簧近似光滑法和局部网格重构法两种动网格方法的基础上,结合类型函数/形状函数方法,针对飞行器概念设计阶段方案多变、参数变化快的特点,对二元机翼随参数变化的翼型提出了相适应的动网格方法。该方法根据参数的影响,将变动的边界信息传递到网格上,网格随之迭代变化。相对于常用动网格方法,该方法具有更强的参数表现力和适应力,使得网格生成更快速。对类型函数/形状函数转换方法(CST)拟合的NACA2415翼型在不同迎角情况下的低速湍流流动进行了数值模拟。计算结果表明,该动网格技术较好地模拟出了翼型的流动特性,较准确地得出了翼型的气动力系数,对飞行器概念设计阶段的参数确定具有实用价值,显示了该动网格方法的准确性和便捷性。 展开更多
关键词 动网格 翼型 低速 类型函数 形状函数转换
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考虑客货舱布置约束的BWB机身剖面优化设计 被引量:1
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作者 夏明 龚国敬 +1 位作者 黄涛 袁昌运 《航空计算技术》 2019年第4期27-30,共4页
针对翼身融合布局(Blended Wing Body,BWB)客机中央机身剖面翼型,采用CST参数化方法,结合遗传算法,在Optimus优化平台中搭建针对中央机身翼型的气动设计优化框架。针对中央机身的两处剖面翼型,根据客货舱对机身高度的布置约束,确定不同... 针对翼身融合布局(Blended Wing Body,BWB)客机中央机身剖面翼型,采用CST参数化方法,结合遗传算法,在Optimus优化平台中搭建针对中央机身翼型的气动设计优化框架。针对中央机身的两处剖面翼型,根据客货舱对机身高度的布置约束,确定不同的优化目标与优化条件,进行气动优化设计。优化设计后的中央机身翼型在满足客货舱的装载高度以及气动设计要求的同时,改善了升阻特性并提供了一定的抬头力矩。研究所建立的翼型优化平台可为BWB民机翼型设计提供优化手段,并可用于其他构型的翼型设计。 展开更多
关键词 翼身融合布局 CST参数化 客货舱 翼型 OPTIMUS
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