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基于代理模型的高效全局气动优化设计方法研究进展 被引量:71
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作者 韩忠华 许晨舟 +5 位作者 乔建领 柳斐 池江波 孟冠宇 张科施 宋文萍 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期25-65,共41页
基于高可信度计算流体力学的数值优化设计方法,在提高飞行器气动与综合性能方面正发挥着越来越重要的作用。基于代理模型的优化算法(SBO),由于能够实现高效全局优化,逐渐成为了气动优化设计领域的研究热点之一。近20年来,代理优化算法... 基于高可信度计算流体力学的数值优化设计方法,在提高飞行器气动与综合性能方面正发挥着越来越重要的作用。基于代理模型的优化算法(SBO),由于能够实现高效全局优化,逐渐成为了气动优化设计领域的研究热点之一。近20年来,代理优化算法研究已取得了长足进步,多种先进的新型代理模型被提出,优化理论和算法也不断完善和发展。以飞行器精细化气动优化设计为背景,综述了基于代理模型的高效全局气动优化设计方法研究进展。首先,介绍了基于变可信度代理模型的气动优化设计方法、结合代理模型和伴随方法的气动优化设计方法以及基于非生物进化的并行气动优化设计方法的研究现状和最新进展。然后,针对飞行器气动优化设计学科领域的前沿问题,介绍了基于代理模型的多目标气动优化设计方法、混合反设计/优化设计方法、稳健气动优化设计方法的研究进展,以及基于代理模型的多学科优化设计方法的研究进展。文献综述表明,代理优化算法在设计效率、全局性以及鲁棒性等方面性能优良,已经发展到可以解决100维(100个设计变量)以内的气动优化设计问题,具有良好的工程应用前景。最后,探讨了基于代理模型的高效全局气动优化设计在理论、方法及飞行器设计应用方面所面临的问题和挑战,给出了未来研究方向的建议。 展开更多
关键词 气动优化设计 多学科优化设计 代理模型 代理优化 计算流体力学
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Efficient aerodynamic shape optimization using variable-fidelity surrogate models and multilevel computational grids 被引量:29
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作者 Zhonghua HAN Chenzhou XU +3 位作者 Liang ZHANG Yu ZHANG Keshi ZHANG Wenping SONG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期31-47,共17页
A variable-fidelity method can remarkably improve the efficiency of a design optimization based on a high-fidelity and expensive numerical simulation,with assistance of lower-fidelity and cheaper simulation(s).However... A variable-fidelity method can remarkably improve the efficiency of a design optimization based on a high-fidelity and expensive numerical simulation,with assistance of lower-fidelity and cheaper simulation(s).However,most existing works only incorporate‘‘two"levels of fidelity,and thus efficiency improvement is very limited.In order to reduce the number of high-fidelity simulations as many as possible,there is a strong need to extend it to three or more fidelities.This article proposes a novel variable-fidelity optimization approach with application to aerodynamic design.Its key ingredient is the theory and algorithm of a Multi-level Hierarchical Kriging(MHK),which is referred to as a surrogate model that can incorporate simulation data with arbitrary levels of fidelity.The high-fidelity model is defined as a CFD simulation using a fine grid and the lower-fidelity models are defined as the same CFD model but with coarser grids,which are determined through a grid convergence study.First,sampling shapes are selected for each level of fidelity via technique of Design of Experiments(DoE).Then,CFD simulations are conducted and the output data of varying fidelity is used to build initial MHK models for objective(e.g.C_D)and constraint(e.g.C_L,C_m)functions.Next,new samples are selected through infillsampling criteria and the surrogate models are repetitively updated until a global optimum is found.The proposed method is validated by analytical test cases and applied to aerodynamic shape optimization of a NACA0012 airfoil and an ONERA M6 wing in transonic flows.The results confirm that the proposed method can significantly improve the optimization efficiency and apparently outperforms the existing single-fidelity or two-level-fidelity method. 展开更多
关键词 aerodynamic shape optimization COMPUTATIONAL FLUID dynamics HIERARCHICAL KRIGING KRIGING Surrogate model
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深度强化学习在变体飞行器自主外形优化中的应用 被引量:21
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作者 温暖 刘正华 +1 位作者 祝令谱 孙扬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1153-1159,共7页
基于深度强化学习策略,研究了一类变体飞行器外形自主优化问题。以一种抽象化的变体飞行器为对象,给出其外形变化公式与最优外形函数等。结合深度学习与确定性策略梯度强化学习,设计深度确定性策略梯度(DDPG)学习步骤,使飞行器经过训练... 基于深度强化学习策略,研究了一类变体飞行器外形自主优化问题。以一种抽象化的变体飞行器为对象,给出其外形变化公式与最优外形函数等。结合深度学习与确定性策略梯度强化学习,设计深度确定性策略梯度(DDPG)学习步骤,使飞行器经过训练学习后具有较高的自主性和环境适应性,提高其在战场上的生存、应变和攻击能力。仿真结果表明,训练过程收敛较快,训练好的深度网络参数可以使飞行器在整个飞行任务过程中达到最优气动外形。 展开更多
关键词 变体飞行器 深度强化学习 气动外形优化
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强侧风作用下客车车体气动外形优化 被引量:18
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作者 张洁 梁习锋 +1 位作者 刘堂红 逯林锋 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3578-3584,共7页
采用三维、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,利用有限体积法分别对不同截面形状车体在不同风速、不同风向角以及不同车速工况下的气动性能进行模拟。研究结果表明:在不同横风风速下,车体气动力均随着横风风速的增大而增大,而气动力... 采用三维、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,利用有限体积法分别对不同截面形状车体在不同风速、不同风向角以及不同车速工况下的气动性能进行模拟。研究结果表明:在不同横风风速下,车体气动力均随着横风风速的增大而增大,而气动力系数基本保持不变;在不同风向角下,车体气动力随着风向角的增加而增大;当风向角增加到75°时,气动力增长率变小,气动力系数也是随风向角的增加而增大;在不同车速下,车体的气动力随车速的增大变化不大,但气动力系数随车速的增大反而减小。 展开更多
关键词 客车 强侧风 气动外形优化
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基于多目标遗传算法的再入飞行器气动布局优化 被引量:10
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作者 张勇 李为吉 +2 位作者 唐伟 马强 张鲁民 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期478-482,共5页
本文采用多目标遗传算法来确定再入飞行器气动布局优化问题的Pareto最优解集 ,并和传统的多目标优化方法 (加权和方法、约束法 )进行比较。通过计算表明 ,多目标遗传算法能够在一次运行中搜索到优化问题的近似Pareto最优解集 ,这为飞行... 本文采用多目标遗传算法来确定再入飞行器气动布局优化问题的Pareto最优解集 ,并和传统的多目标优化方法 (加权和方法、约束法 )进行比较。通过计算表明 ,多目标遗传算法能够在一次运行中搜索到优化问题的近似Pareto最优解集 ,这为飞行器设计者进行目标折衷决策提供了充分的依据。 展开更多
关键词 再入飞行器 气动布局 多目标优化 多目标遗传算法
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基于NURBS方法的机翼气动外形优化 被引量:16
6
作者 马晓永 范召林 +1 位作者 吴文华 杨党国 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1616-1621,共6页
飞行器气动外形优化就是将设计对象的空气动力学性能分析与最优化方法相结合,通过不断改变设计对象的外形,使其气动性能在满足一定约束条件下达到最优。气动外形优化是一个涉及几何参数化、动网格、流场计算和寻优算法的综合应用平台。... 飞行器气动外形优化就是将设计对象的空气动力学性能分析与最优化方法相结合,通过不断改变设计对象的外形,使其气动性能在满足一定约束条件下达到最优。气动外形优化是一个涉及几何参数化、动网格、流场计算和寻优算法的综合应用平台。随着计算流体力学(CFD)的发展以及高性能计算机的使用,气动外形优化在现代飞行器设计中的作用愈加重要。为此建立了基于非均匀有理B样条(NURBS)参数化方法的机翼气动外形优化平台。优化过程中采用弹性网格变形法,由雷诺平均Navier-Stokes方程组和Baldwin-Lomax代数湍流模型求解流场,并用离散伴随方法进行目标函数梯度求解,最后结合序列二次规划(SQP)方法进行优化迭代。通过对ONERA M6机翼在跨声速条件下进行优化分析,结果表明在保持升力系数和机翼容积不变,马赫数Ma=0.84、迎角α=3.06°时,优化后机翼表面压力系数有明显变化,上翼面λ激波明显减弱,相对于原始外形优化后机翼阻力系数减小0.002 5,降幅达13.1%;优化实例验证了该方法有效可行。 展开更多
关键词 非均匀有理B样条 几何参数化 气动外形优化 ONERA M6机翼 数值模拟
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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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自然层流机翼气动外形优化研究 被引量:13
8
作者 马晓永 张彦军 +2 位作者 段卓毅 郭洪涛 李权 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期812-817,共6页
层流技术在飞行器尤其是民用客机减阻方面具有较好的应用潜力。采用全速势方程(TRANAIR)、序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)优化算法及自适应笛卡尔网格技术,用两种不同的参数化建模方法,类函数/型函数变换(Class fu... 层流技术在飞行器尤其是民用客机减阻方面具有较好的应用潜力。采用全速势方程(TRANAIR)、序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)优化算法及自适应笛卡尔网格技术,用两种不同的参数化建模方法,类函数/型函数变换(Class function/Shape function Transformation,CST)和非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)方法,对某自然层流机翼进行了多点优化设计,设计点为:C_L=0.45(M:0.735,0.755,0.765,0.775),C_L=0.50(M:0.755),约束条件为:升力、俯仰力矩和翼型20%、80%及最大厚度不得低于初值。优化结果表明:虽然CST方法在翼型描述上具有先天优势,NURBS方法更多用于三维曲面,而对于文中自然层流机翼算例,NURBS的优化效果更好;在C_L=0.45(M:0.755)状态下,优化后上翼面转捩位置明显后移,层流区域变广,总阻力减小了4.5%;采用的优化方法在进行五点优化时仍然具有较高的计算效率,具有较强的工程实用能力。 展开更多
关键词 自然层流机翼 气动外形优化 TRANAIR 参数化方法 数值模拟
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智能变形导弹变形机理及协调控制机制研究 被引量:12
9
作者 魏东辉 陈万春 +1 位作者 李娜英 徐骋 《战术导弹技术》 北大核心 2016年第2期10-15,共6页
针对变形飞行器变形机理及协调控制问题,从分析变形需求入手,以巡航导弹变后掠变展长为例,基于Datcom计算气动数据分析了变后掠及变展长对飞行器气动特性的影响,以此揭示了飞行器变形机理。在此基础上,结合巡航导弹作战使用特点,阐述了... 针对变形飞行器变形机理及协调控制问题,从分析变形需求入手,以巡航导弹变后掠变展长为例,基于Datcom计算气动数据分析了变后掠及变展长对飞行器气动特性的影响,以此揭示了飞行器变形机理。在此基础上,结合巡航导弹作战使用特点,阐述了可变形巡航导弹气动外形寻优原则和方法。最后,提出分级递阶的变形协调控制体系结构,并对比分析了变形/控制开环独立和闭环一体两种协调控制机制的特点。 展开更多
关键词 变形飞行器 变形机理 气动寻优 协调控制
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基于遗传算法及Hicks-Henne型函数的层流翼型优化设计 被引量:8
10
作者 许平 姜长生 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2009年第1期13-16,共4页
以高空长航时无人机大展弦比机翼的层流翼型为研究对象,在低雷诺数范围内结合遗传算法与N-S方程气动数值解法,依靠计算流体动力学(CFD)计算技术,对翼型进行气动外形优化设计。在基准翼型的基础上,翼型描述采用了基于Hicks-Henne型函数... 以高空长航时无人机大展弦比机翼的层流翼型为研究对象,在低雷诺数范围内结合遗传算法与N-S方程气动数值解法,依靠计算流体动力学(CFD)计算技术,对翼型进行气动外形优化设计。在基准翼型的基础上,翼型描述采用了基于Hicks-Henne型函数的解析函数线性叠加法,个体以解析函数中的变量组成,通过选择、交叉及变异操作,进行了以高升阻比为目标的优化设计。优化后翼型在低雷诺数条件下的升力系数及升阻比有所提高,证明了利用遗传算法进行层流翼型气动外形优化是可行的。 展开更多
关键词 遗传算法 Hicks—Henne型函数 N-S方程 翼型 气动优化
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基于改进莱维飞行的狼群算法及其在翼型气动优化设计中的应用 被引量:7
11
作者 赵洪 李伟鹏 刘铁军 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第18期315-323,共9页
智能种群算法在翼型气动优化领域获得越来越多的关注。提出了一种基于改进莱维飞行的狼群算法,并对其寻优性能进行了测试和验证。为平衡算法的局部搜索和全局搜索能力,将局部搜索性能强但易早熟的狼群算法与莱维飞行相结合,在增加收敛... 智能种群算法在翼型气动优化领域获得越来越多的关注。提出了一种基于改进莱维飞行的狼群算法,并对其寻优性能进行了测试和验证。为平衡算法的局部搜索和全局搜索能力,将局部搜索性能强但易早熟的狼群算法与莱维飞行相结合,在增加收敛速度的同时,保证算法的全局搜索能力。为克服原始莱维飞行效率低、精度差的缺陷,引入高斯核函数自适应调节莱维飞行的搜索步长,以增加其搜索效率;引入四元法,以增加其搜索精度;通过标准测试函数和标准翼型气动优化设计算例验证,表明改进算法在优化效率和全局寻优能力方面均优于原始算法。 展开更多
关键词 莱维飞行 狼群算法 翼型设计 气动优化设计
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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
12
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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气动外形优化中的分块类别形状函数法研究 被引量:5
13
作者 刘传振 段焰辉 蔡晋生 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期137-143,共7页
介绍类别形状函数(CST)方法的三维实现,分析其数学性质,提出分块CST参数化方法,保留CST方法的特性,实现了分块曲面之间的光滑连接。在确保曲面描述精度的情况下,对于形状复杂度不同的曲面,分块CST方法可以有效地减少参数个数;对于类别... 介绍类别形状函数(CST)方法的三维实现,分析其数学性质,提出分块CST参数化方法,保留CST方法的特性,实现了分块曲面之间的光滑连接。在确保曲面描述精度的情况下,对于形状复杂度不同的曲面,分块CST方法可以有效地减少参数个数;对于类别形状性质不同的曲面,也可以实现曲面的整体参数化建模。基于分块CST参数化方法、遗传算法和气动力快速计算方法,对类乘波翼身组合飞行器进行了优化设计,优化后气动性能改善明显。设计结果表明分块CST方法设计变量少、表达复杂外形能力强,有效地扩展了CST方法的应用范围。 展开更多
关键词 分块曲面 类别形状函数法 类乘波翼身组合体 遗传算法 气动外形优化
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使用类别形状函数的多目标气动外形优化设计 被引量:5
14
作者 刘传振 段焰辉 蔡晋生 《气体物理》 2016年第2期37-46,共10页
在飞行器的气动外形优化设计中,参数化方法和优化算法具有十分重要的作用,对优化的计算时间设计空间的数学特性有着深刻的影响.类别形状函数(class and shape transformation,CST)方法是一种简洁高效的参数化方法,但对于复杂曲面很难使... 在飞行器的气动外形优化设计中,参数化方法和优化算法具有十分重要的作用,对优化的计算时间设计空间的数学特性有着深刻的影响.类别形状函数(class and shape transformation,CST)方法是一种简洁高效的参数化方法,但对于复杂曲面很难使用统一的CST方法进行拟合.文章首先介绍了CST方法的三维实现,分析了其数学性质,提出了分块CST参数化方法,保留CST方法的特性,实现了分块曲面之间的光滑连接.针对气动外形优化设计的复杂情况,需要根据具体的飞行任务提出设计目标,并处理不同目标的矛盾问题.其次采用Pareto策略自动寻找最优方案集,并基于分块CST参数化方法遗传算法和气动力快速计算方法,对类乘波翼身组合飞行器进行了优化设计,并改变原有问题的设定条件优化得到了全新外形.研究结果表明分块CST方法参数少,精度高,Pareto策略处理多目标准确有效,是气动外形优化设计中非常有用的工具. 展开更多
关键词 分块曲面 类别形状函数法 类乘波翼身组合体 遗传算法 多目标 气动外形优化
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An efficient aerodynamic shape optimization of blended wing body UAV using multi-fidelity models 被引量:4
15
作者 Parviz MOHAMMAD ZADEH Mohsen SAYADI 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期1165-1180,共16页
This paper presents a novel optimization technique for an efficient multi-fidelity model building approach to reduce computational costs for handling aerodynamic shape optimization based on high-fidelity simulation mo... This paper presents a novel optimization technique for an efficient multi-fidelity model building approach to reduce computational costs for handling aerodynamic shape optimization based on high-fidelity simulation models. The wing aerodynamic shape optimization problem is solved by dividing optimization into three steps—modeling 3D(high-fidelity) and 2D(lowfidelity) models, building global meta-models from prominent instead of all variables, and determining robust optimizing shape associated with tuning local meta-models. The adaptive robust design optimization aims to modify the shape optimization process. The sufficient infilling strategy—known as adaptive uniform infilling strategy—determines search space dimensions based on the last optimization results or initial point. Following this, 3D model simulations are used to tune local meta-models. Finally, the global optimization gradient-based method—Adaptive Filter Sequential Quadratic Programing(AFSQP) is utilized to search the neighborhood for a probable optimum point. The effectiveness of the proposed method is investigated by applying it, along with conventional optimization approach-based meta-models, to a Blended Wing Body(BWB) Unmanned Aerial Vehicle(UAV). The drag coefficient is defined as the objective function, which is subjected to minimum lift coefficient bounds and stability constraints. The simulation results indicate improvement in meta-model accuracy and reduction in computational time of the method introduced in this paper. 展开更多
关键词 Adaptive filter sequential quadratic programing(AFSQP) Adaptive robust meta-model aerodynamic shape optimization Blended wing body(BWB) Move limit strategy Unmanned aerial vehicle(UAV)
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基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计 被引量:5
16
作者 张海瑞 秦梦 +1 位作者 周国峰 王浩 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期27-32,共6页
为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法... 为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 参数化设计 Radau伪谱法 KRIGING模型 气动外形优化 高效全局优化
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基于PCA降维的气动外形参数化方法 被引量:1
17
作者 余婧 蒋安林 +3 位作者 刘亮 吴晓军 桂业伟 刘深深 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期62-81,共20页
几何参数化建模是气动布局设计的关键技术之一,简洁、高效、准确的几何表征对于提高飞行器设计效率和质量有着至关重要的作用。基于主成分分析(PCA)的特征提取降维,可以在满足几何表征精度的条件下,进一步降低现有参数化方法的维度,更... 几何参数化建模是气动布局设计的关键技术之一,简洁、高效、准确的几何表征对于提高飞行器设计效率和质量有着至关重要的作用。基于主成分分析(PCA)的特征提取降维,可以在满足几何表征精度的条件下,进一步降低现有参数化方法的维度,更好地服务于气动布局设计。本文介绍了基于PCA的翼型参数建模方法,分析了采样空间设计、样本数量、采样参数、几何重构方式等各个因素对PCA建模过程中降维能力、基模态特性以及几何表征能力的影响。通过CFD仿真分析,进一步探究PCA建模方法在气动性能表征方面的能力。仿真分析指出:基于PCA的翼型参数化方法,可以在满足几何外形表征精度的条件下降低现有方法参数维度,且其设计参数与几何特性有对应关系,利于在布局设计中加入工程经验;基于同一类采样方式的PCA建模,其模态特性、降维能力和几何外形拟合能力受采样空间、样本数量的影响很小,但对采样方法的参数配置较为敏感;本文所研究的建模方法,可在保证几何表征精度的同时满足气动力表征精度,其在气动布局设计优化中,具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 气动外形优化 翼型参数化 主成分分析 几何参数化 本征正交分解
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基于CST参数化的翼型优化遗传算法研究 被引量:5
18
作者 张磊 陈红全 《航空计算技术》 2011年第6期53-57,共5页
用外形建模的CST参数化方法,构建翼型几何可直接利用其后缘角、前缘半径等几何特征,其控制参数更能反映翼型特有的气动敏感性,有助于遗传算法搜索寻优。基于这一参数化方法,结合遗传算法,构造了用于翼型优化的设计方法。算法中,CST控制... 用外形建模的CST参数化方法,构建翼型几何可直接利用其后缘角、前缘半径等几何特征,其控制参数更能反映翼型特有的气动敏感性,有助于遗传算法搜索寻优。基于这一参数化方法,结合遗传算法,构造了用于翼型优化的设计方法。算法中,CST控制参数作为设计变量,采用二进制编码,并通过引入精英策略,提高了遗传算法的收敛性能。算法适应度评估涉及的流场求解则采用了基于Jameson有限体积法的Euler方程解算程序。先以NACA0012翼型为例,以其某一已知的表面压力分布为目标,进行了遗传算法的重构运算,给出了重构的翼型几何外形,验证了方法。在此基础上,进行了带约束的跨音速翼型优化设计,给出了升力系数极大化和阻力系数极小化等设计算例,展示出翼型优化设计的效果。 展开更多
关键词 CST 遗传算法 精英策略 有限体积法 翼型气动优化
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一种基于径向基函数和峰值选择法的高效网格变形技术 被引量:5
19
作者 魏其 李春娜 +1 位作者 谷良贤 龚春林 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2156-2169,共14页
基于径向基函数的网格变形方法因其具有诸多优点,而被广泛应用于气动外形优化设计等领域。对于大规模网格或复杂构型,该方法所需计算量是难以承受的。为了提高网格变形效率,可以通过减少建立插值模型所需支撑点数目来实现。为此,提出一... 基于径向基函数的网格变形方法因其具有诸多优点,而被广泛应用于气动外形优化设计等领域。对于大规模网格或复杂构型,该方法所需计算量是难以承受的。为了提高网格变形效率,可以通过减少建立插值模型所需支撑点数目来实现。为此,提出一种高效的选点算法——峰值选择法。该算法在选点过程的每个迭代步中对边界节点处的误差进行分析,从物面节点中选取多个峰值点来更新支撑点集,减少迭代步数,提高选点效率。在该算法的基础上,实现了网格的高效变形。三段翼型的网格变形算例证明:该方法可以在保证网格质量的同时实现复杂网格的变形。以DLR-F6复杂模型(约1 000万网格)的刚性运动和弹性大变形为算例对该方法的变形效率和变形后网格质量做了进一步评估:当相对误差设置为5.0×10-7时,在保证变形后网格质量的前提下,该方法变形效率最快比传统贪婪算法提高了13倍,其中在选点效率方面最快提高了31倍。 展开更多
关键词 峰值选择法 网格变形 径向基函数 支撑点 气动外形优化
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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
20
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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