论文题目: 飞机多学科设计协同优化及近似技术研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 飞行器设计
作者: 白小涛
导师: 李为吉
关键词: 多学科设计优化,协同优化,近似技术,响应面,一致性约束
文献来源: 西北工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术是20世纪90年代以来在国外迅速发展的一门学科,它可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计问题,在航空航天领域有着广阔的应用前景。因此,多学科设计优化是当前国际上飞行器设计方法研究的一个最新、最活跃的领域。 本文对多学科设计优化方法进行了总结,重点对其中一种非常有潜力的分布式并行优化方法—协同优化方法进行了分析和改进,并将改进后的协同优化方法应用到了机翼设计中。研究内容具体如下: 1、建立起飞行器多学科设计优化的数学模型,分析了飞行器多学科设计优化所特有的概念及其物理意义,指出其与传统优化问题相比所面临的计算困难及信息组织困难。分析了多学科设计优化方法的组成内容,建立了多学科设计优化的总体框架。 2、总结并分析了多学科设计优化常用的一些工程近似算法,这些近似算法是构成一个完整的多学科设计优化算法的组成部分,在多学科设计优化中起着非常重要的作用。而且这些算法本身也具有工程实用价值,为后面的研究提供了有效的分析计算工具。 3、对协同优化算法作了深入研究,分析了协同优化的数学本质。由于协同优化独特的数学结构,其主要的计算困难在于如何构造有效的系统级协调优化的约束模型。在此基础上,研究总结了三种近似系统级一致性等式约束的方法:动态松弛、响应面、线性近似子空间。并结合经典算例验证了这些方法的实用性和有效性。 4、将本文研究的基于近似技术的协同优化方法应用在机翼设计中。采用均匀设计,通过MGAERO气动软件基于粘性的数值计算方法得到升阻比、气动载荷等气动数据,利用ANSYS软件得到结构数据。并且利用了响应面方法拟合目标函数和约束函数以提高优化计算效率,减小计算强度。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
§1.1 多学科设计优化方法的产生
§1.2 国内外研究现状
§1.3 本文研究的内容
第二章 飞行器设计中的多学科设计优化系统
§2.1 多学科设计优化问题的数学模型及术语
§2.2 常用多学科设计优化算法
§2.2.1 单级优化算法
§2.2.2 多级优化算法
§2.3 多学科设计优化系统的组成要素
第三章 多学科设计优化方法中的近似技术
§3.1 传统优化方法解决飞行器多学科设计优化问题存在的困难
§3.2 多学科设计优化中常用的近似技术
§3.2.1 计算耦合问题敏度的GSE方法
§3.2.2 复杂优化问题的简化求解方法
§3.2.3 响应面近似技术
§3.3 二次响应面技术
§3.3.1 经典二次响应面技术
§3.3.2 基于试验设计的响应面技术
§3.4 基神经网络的响应面技术
第四章 协同优化技术
§4.1 协同优化的设计思想及其数学描述
§4.1.1 协同优化的设计思想
§4.1.2 协同优化的数学模型
§4.2 协同优化方法的优点
§4.3 协同优化计算存在的困难
第五章 基于近似技术的协同优化方法在飞行器设计中的应用
§5.1 协同优化中的近似方法
§5.1.1 动态松弛法
§5.1.2 响应面方法
§5.1.3 近似子空间法
§5.1.4 算例分析
§5.2 基于近似技术的协同优化方法在某飞翼设计中的应用
§5.2.1 问题描述
§5.2.2 响应面构造
§5.2.3 利用协同优化方法求解
第六章 全文总结
§6.1 工作总结及体会
§6.2 对未来工作的展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-04-21
参考文献
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