基于敏度分析的飞行器气动/隐身综合优化设计策略研究

论文摘要

为高效快速设计现代多用途飞行器,以飞行器气动/隐身多学科综合优化设计为研究背景,以多学科综合优化设计中的关键技术敏度分析为研究核心,以提高综合优化设计效率和效果为研究目标,进行基于敏度分析的气动/隐身综合优化设计策略研究。本文首先对飞行器气动/隐身综合优化设计方法进行分析,以与敏度分析密不可分的参数化建模和优化设计方法为研究重点,建立参数体系和分级优化设计流程;然后基于此进行敏度分析算法和应用的研究:通过对敏度分析算法的研究,选择中心差分格式进行敏度分析、通过对传统的敏度分析流程进行改进,提出多轮敏度分析流程,提高响应面构建和优化设计效率、通过对分级优化流程进行深入分析,提出对每级优化结果进行基于正交试验的敏度分析,得出有益结论指导优化设计进行,提高优化设计效果;最终获得基于敏度分析的综合优化设计策略。将该综合优化策略用于某飞行器的外形优化设计,结果说明该基于敏度分析的优化策略合理可行,不仅多轮敏度分析方法能够提高响应面构建和分级优化设计效率,缩短耗时达一半以上;而且基于正交试验的敏度分析方法能给设计者提供有价值的敏度信息、使得优化适应值提高56.1%、优化适应值增加率提高17.1%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 敏度分析研究现状
• 1.3 本文的研究思路
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本文的主要创新点
• 第二章 气动/隐身综合优化设计方法
• 2.1 传统的多学科综合优化方法解决实际工程问题的困难
• 2.2 常用的多学科综合优化方法
• 2.3 改进的气动隐身多学科综合优化设计方法研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 参数化建模方法
• 3.1 参数化建模研究现状
• 3.2 参数化建模分析
• 3.3 参数化建模方法
• 3.4 参数体系构建
• 3.5 本章小结
• 第四章 分级优化设计流程
• 4.1 分级优化设计流程
• 4.2 差分进化算法
• 4.2.1 差分进化算法原理和特点
• 4.2.2 差分进化算法的基本流程
• 4.2.3 多峰模型的优化算法测试
• 4.3 性能分析方法
• 4.3.1 气动性能分析方法
• 4.3.2 隐身性能分析方法
• 4.3.3 响应面方法
• 4.4 优化决策
• 4.5 本章小结
• 第五章 敏度分析研究
• 5.1 敏度算法研究
• 5.2 多轮敏度分析方法
• 5.2.1 敏度分析与参数体系
• 5.2.2 多轮敏度分析方法
• 5.3 基于正交试验的优化结果敏度分析研究
• 5.3.1 敏度分析与分级优化设计
• 5.3.2 优化结果敏度分析方法
• 5.3.3 正交试验原理
• 5.3.4 基于正交试验的敏度分析
• 5.4 基于敏度分析的气动/隐身综合优化设计策略
• 5.5 本章小结
• 第六章 某飞行器气动/隐身综合优化设计
• 6.1 优化设计问题及优化方案
• 6.2 初始外形布局设计
• 6.2.1 布局设计方案
• 6.2.2 布局设计结果
• 6.3 多轮敏度分析
• 6.3.1 敏度分析步长设置
• 6.3.2 参数多轮敏度分析
• 6.4 基于正交试验的分级优化设计敏度分析
• 6.4.1 正交试验安排表
• 6.4.2 正交试验结果统计表
• 6.4.3 分级优化敏度均值分析比较
• 6.5 综合优化设计结果
• 6.5.1 分级/单级优化设计流程对比
• 6.5.2 有无敏度分析优化设计流程对比
• 6.5.3 优化结果
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书