基于连续伴随的汽车后视镜风噪敏感度分析方法

1

作者 江昊 柳阳 《汽车工程学报》 2019年第6期441-444,共4页

后视镜回流区内湍流流动产生的Lighthill体声源是车内风噪声的重要来源。采用连续伴随方法,以体声源强度为目标函数对汽车后视镜进行了风噪敏感度分析研究。通过风噪敏感度分析得出后视镜敏感度云图,用于指导后视镜的优化设计,从而减小... 后视镜回流区内湍流流动产生的Lighthill体声源是车内风噪声的重要来源。采用连续伴随方法,以体声源强度为目标函数对汽车后视镜进行了风噪敏感度分析研究。通过风噪敏感度分析得出后视镜敏感度云图,用于指导后视镜的优化设计,从而减小由后视镜带来的气动噪声。使用开源软件OpenFOAM对某车型后视镜单体完成网格划分、流场计算以及敏感度分析,并通过对后视镜流场进行分析以论证所得到的敏感度云图的正确性。结果表明,基于连续伴随的敏感度分析方法可以有效地计算风噪敏感度并应用于风噪优化。 展开更多

关键词 风噪敏感度 Lighthill体声源 后视镜 风噪优化 连续伴随

下载PDF 职称材料

基于三维非结构网格的连续伴随优化方法 被引量：7

2

作者 徐兆可 夏健 高宜胜 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期145-152,共8页

基于非结构网格,采用Euler方程、连续伴随方法以及自由形面变形技术(Free-form deformation,FFD)结合序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)优化算法,开发出了三维飞行器的气动外形优化代码。应用Fortran 90语言,动态存... 基于非结构网格,采用Euler方程、连续伴随方法以及自由形面变形技术(Free-form deformation,FFD)结合序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)优化算法,开发出了三维飞行器的气动外形优化代码。应用Fortran 90语言,动态存储数组和指针,节省了内存。采用Roe形式的二阶迎风格式和LU-SGS隐式时间离散格式求解连续伴随方程,同时采用一种新的参数化坐标求解方法,使得FFD技术更加鲁棒。和有限差分方法求得的梯度进行比较,验证了连续伴随方法所求梯度的正确性,实现了ONERA M6机翼的减阻优化,证明本文开发的优化代码能够实现三维气动外形的减阻优化。 展开更多

关键词 非结构网格 连续伴随方法 EULER方程 Roe格式 LU-SGS隐式格式

下载PDF 职称材料

连续伴随方法在二维高超声速进气道优化中的应用 被引量：6

3

作者 高昌 张小庆 +2 位作者 贺元元 吴颖川 乐嘉陵 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期21-26,共6页

针对连续伴随方法,开展在二维高超声速进气道优化中的应用研究。进气道构型采用基于特征线法设计的曲面压缩进气道,运用自由曲面变形FFD方法对进气道外压缩面参数化控制,在黏性情况下基于连续伴随方法以进气道流量为目标开展优化研究。... 针对连续伴随方法,开展在二维高超声速进气道优化中的应用研究。进气道构型采用基于特征线法设计的曲面压缩进气道,运用自由曲面变形FFD方法对进气道外压缩面参数化控制,在黏性情况下基于连续伴随方法以进气道流量为目标开展优化研究。采用三套网格研究外压缩面壁面灵敏度的影响因素,结果表明壁面灵敏度对边界层网格依赖性较强;通过有限差分法对连续伴随方法得到的目标函数梯度进行验证。基于以上方法和结论,采用拟牛顿BFGS方法以进气道流量为目标函数对外压缩面优化,优化后唇口处入射激波实现封口,外压缩面最大法向位移为5.6mm,进气道流量提高6.3%,整体性能得到提升。优化结果表明,伴随方法可有效应用于高超声速进气道优化。 展开更多

关键词 连续伴随方法 高超声速进气道 构型优化

下载PDF 职称材料

三维机翼气动结构多学科优化方法 被引量：4

4

作者 徐兆可 夏健 高宜胜 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1065-1075,共11页

采用Euler方程、连续伴随优化方法、自由形面变形技术(free-form deformation,FFD)以及一种四边形线性壳单元模型对三维机翼气动结构多学科优化方法开展了研究。目标函数为阻力系数和机翼翼盒结构质量的加权和,设计变量为FFD控制点以及1... 采用Euler方程、连续伴随优化方法、自由形面变形技术(free-form deformation,FFD)以及一种四边形线性壳单元模型对三维机翼气动结构多学科优化方法开展了研究。目标函数为阻力系数和机翼翼盒结构质量的加权和,设计变量为FFD控制点以及10段蒙皮的厚度。气动方面升阻力系数对设计变量的梯度由伴随方法求得,结构方面翼盒质量对于蒙皮厚度的梯度可直接计算,应力的梯度采用有限差分方法获得。对跨声速大展弦比机翼进行气动结构多学科优化,并将该计算结果与机翼气动单学科优化设计后的静气弹计算结果进行对比,结果表明:该气动结构多学科优化方法能够在满足约束条件下,实现阻力系数和翼盒质量同时降低,保证优化结果的合理性。 展开更多

关键词 多学科设计优化(MDO) 气动结构 连续伴随方法 EULER方程 壳单元

原文传递

基于整体模型的中低雷诺数定常流固耦合拓扑优化研究

5

作者 苗永壮 张健宇 +3 位作者 韩海涛 赵宁 邓永波 张卫红 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第11期94-103,54,共11页

当前流固耦合拓扑优化方法的研究突显了在流体和结构力学两套截然不同的控制方程之间交替使用的困难,即在分离的流体和固体域之间施加耦合边界条件的困难。为了解决流固耦合拓扑优化面临的流固界面表达难题,基于流固耦合拓扑优化问题的... 当前流固耦合拓扑优化方法的研究突显了在流体和结构力学两套截然不同的控制方程之间交替使用的困难,即在分离的流体和固体域之间施加耦合边界条件的困难。为了解决流固耦合拓扑优化面临的流固界面表达难题,基于流固耦合拓扑优化问题的整体模型,采用多孔介质模型进行材质插值,建立了流固耦合问题的拓扑优化模型,进而通过连续伴随方法获得模型的伴随灵敏度,以及数值求解Navier-Stokes方程和线弹性力学控制方程,实现所建立拓扑优化模型的求解;通过雷诺数1~500的二维悬臂梁和二维通道流固耦合拓扑优化仿真结果,验证了建立的流固耦合拓扑优化模型。 展开更多

关键词 拓扑优化 流固耦合 材质插值 连续伴随分析

下载PDF 职称材料

离心泵蜗壳拓扑优化设计方法研究 被引量：2

6

作者 徐胜利 张辉 +2 位作者 金婷婷 杨成立 周演 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期115-121,共7页

为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标... 为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标函数对设计变量的灵敏度,采用移动渐近线法(MMA)求解优化问题.二维蜗壳优化结果表明,提出的蜗壳拓扑优化方法能够获得蜗壳优化设计方案,得出的蜗壳结构与用传统设计方法设计出的蜗壳结构十分接近,且拓扑优化方法下的蜗壳流场内总压损失更小,特别是在传统蜗壳设计方法不适用的情况下,该方法能够自动获得蜗壳构型.研究结果对于拓展离心泵优化设计方案具有一定的借鉴价值. 展开更多

关键词 离心泵蜗壳 拓扑优化 设计方法 OPENFOAM 连续伴随法

下载PDF 职称材料

耦合粒子图像测速误差的连续伴随数据同化技术 被引量：1

7

作者 邓志文 何创新 刘应征 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期231-242,共12页

提出了一种耦合粒子图像测速(PIV)实验误差的连续伴随数据同化算法,通过优化目标损失函数,增强算法在不同误差场景下的鲁棒性。为了验证该算法的有效性,先对已知PIV流场植入合成误差进行同化对比测试,继而对PIV互相关算法不同参数设置... 提出了一种耦合粒子图像测速(PIV)实验误差的连续伴随数据同化算法,通过优化目标损失函数,增强算法在不同误差场景下的鲁棒性。为了验证该算法的有效性,先对已知PIV流场植入合成误差进行同化对比测试,继而对PIV互相关算法不同参数设置所获得的流场进行同化研究。结果表明:相比于原连续伴随数据同化,耦合PIV实验误差的同化算法能够对实验观测数据去伪存真,抗误差干扰能力明显提升,鲁棒性更强,能够对高误差场景下的流动数据进行更好地同化,准确地预测流场的真实分布规律,还原流场细节。 展开更多

关键词 PIV 数据同化 连续伴随算法 PIV实验误差 平板绕流

原文传递

基于连续伴随方法的高超声速飞行器高精度气动优化 被引量：2

8

作者 高昌 李正洲 +4 位作者 黄江涛 贺元元 吴颖川 乐嘉陵 桂丰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期164-175,共12页

高精度气动优化是改善高超声速飞行器气动性能的必要途径。基于Navier-Stokes方程推导了连续伴随方程以及与气动力目标函数对应的边界条件和壁面灵敏度公式,考虑了层流输运系数变分对伴随方程的贡献,采用基于二阶熵修正Roe格式的伴随对... 高精度气动优化是改善高超声速飞行器气动性能的必要途径。基于Navier-Stokes方程推导了连续伴随方程以及与气动力目标函数对应的边界条件和壁面灵敏度公式,考虑了层流输运系数变分对伴随方程的贡献,采用基于二阶熵修正Roe格式的伴随对流项离散形式,构造了适用于高超声速流动的连续伴随求解器;结合FFD(Free Form Deformation)参数化方法和SQP(Sequential Quadratic Programming)优化算法构建了高精度梯度优化框架;在高超声速来流条件下对二维翼型和Sanger飞行器机翼优化开展了验证和应用。结果显示,在高超声速流动条件下所采用的伴随对流项离散形式具有较好的鲁棒性和低耗散性;连续伴随求解器能够较好地给出气动力目标函数梯度;优化后Sanger机翼构型通过二次激波压缩实现了减阻增升,升阻比提高5.0%;验证了连续伴随优化作为高超声速飞行器高精度气动优化方法的可行性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 高精度气动优化 连续伴随方法 FFD方法 SQP算法

原文传递

基于定涡黏性连续伴随的叶栅气热优化方法研究 被引量：2

9

作者 曹杨 张鹏飞 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期789-796,共8页

本文基于网格节点位置坐标变分技术及流动通量雅克比矩阵,在定涡黏性假设下推导了适用于透平叶栅的连续伴随优化系统,降低了RANS方程下伴随系统的推导难度。针对透平叶栅气动换热优化问题,从质熵流和热熵流的角度定义了熵增目标函数,以... 本文基于网格节点位置坐标变分技术及流动通量雅克比矩阵,在定涡黏性假设下推导了适用于透平叶栅的连续伴随优化系统,降低了RANS方程下伴随系统的推导难度。针对透平叶栅气动换热优化问题,从质熵流和热熵流的角度定义了熵增目标函数,以综合衡量叶栅的气动和换热性能,其中质熵流对应流动损失,热熵流对应叶片表面换热损失。与定涡黏性假设下的连续伴随系统结合,详细推导了伴随方程及边界条件,建立了气动换热伴随优化系统。选取SST k-ω湍流模型及Gamma-Theta转捩模型进行流场和温度场模拟,配合伴随梯度值,使用最速下降法对无冷却结构的MarkⅡ叶栅和GE-E^3静叶进行了气动换热伴随优化分析。优化后总目标函数分别下降了32.95%和8.81%,验证了连续伴随优化系统的有效性。 展开更多

关键词 轴流透平叶栅 连续伴随方法 气动换热优化 SSTk-ω湍流模型 Gamma-Theta转捩模型

原文传递

复杂约束环境下基于控制理论的透平叶栅气动优化 被引量：2

10

作者 厉海涛 宋立明 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1294-1298,共5页

本文应用控制理论,基于网格节点位置坐标直接变分法建立了N-S方程的伴随系统.以叶栅通道内熵增最小为目标函数,并以流量为约束条件,详细推导了具有约束条件的二维N-S方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式... 本文应用控制理论,基于网格节点位置坐标直接变分法建立了N-S方程的伴随系统.以叶栅通道内熵增最小为目标函数,并以流量为约束条件,详细推导了具有约束条件的二维N-S方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式。建立了基于黏性连续伴随方程和N-S方程的二维叶栅气动优化设计系统,并成功地应用于某一跨音速叶栅的优化设计。对计算结果的分析表明,该方法能够适用于透平叶栅气动优化设计。 展开更多

关键词 气动优化 控制理论 黏性连续伴随方程 熵增 约束

原文传递

基于伴随方法的叶片冷却通道导热优化研究 被引量：1

11

作者 阮有钢 刘战胜 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1431-1437,共7页

本文基于网格节点位置坐标变分技术,针对固体导热问题推导了导热伴随方程及其对应的边界条件,并应用有限体积法求解了导热与伴随方程。给出了固体域表面温度分布反设计问题和固体域平均温度正设计问题对应的目标泛函变分的具体表达式,... 本文基于网格节点位置坐标变分技术,针对固体导热问题推导了导热伴随方程及其对应的边界条件,并应用有限体积法求解了导热与伴随方程。给出了固体域表面温度分布反设计问题和固体域平均温度正设计问题对应的目标泛函变分的具体表达式,应用拟牛顿算法构建了优化设计系统。针对空心圆环导热问题,计算了目标函数关于内径的梯度,并将计算结果与有限差分方法和理论值进行对比,验证了导热伴随系统的有效性。最后给出了空心圆柱内壁面形状反设计、空心叶片壁面厚度反设计的计算结果以及叶片型线保持不变,以降低叶片固体域平均温度为目标,对冷却通道隔板位置与厚度进行的优化设计结果。优化结构平均温度与初始结构相比降低了11.1 K。 展开更多

关键词 内部冷却 连续伴随方法 反设计 导热优化

原文传递