后缘无缝襟翼与前缘缝翼的一体化优化设计

论文摘要

本文对二维增升装置的气动性能进行了数值模拟,并对前缘缝翼+后缘无缝襟翼的构型进行了优化设计。首先对基于CFD技术的气动外形优化设计方法进行了总结,包括CFD技术基本理论、差分进化算法基本原理、基于CFD的气动外形优化设计及其流程等内容,然后对文中所用到的数值计算方法进行了数值试验,确定了数值计算所需的网格参数和求解器参数。最后以CFD技术为基础,结合代理模型,采用差分进化算法对二维增升装置的最大升力系数进行了优化设计。针对增升装置分为前缘缝翼装置和后缘襟翼装置的特点,本文分别采用两种优化策略：（1）前后缘分别优化；（2）一体化优化。并对两种优化设计的效果进行了对比研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 现役大型民机常用的增升装置
• 1.2.1 后缘机械增升装置
• 1.2.2 前缘机械增升装置
• 1.3 无缝后缘增升装置研究现状
• 1.4 本文的研究思路及主要工作
• 第二章 基于CFD技术的气动外形优化设计
• 2.1 CFD基本理论
• 2.1.1 CFD控制方程
• 2.1.2 CFD计算的基本过程
• 2.2 差分进化算法
• 2.2.1 差分进化算法原理和特点
• 2.2.2 差分进化算法基本流程
• 2.2.3 多峰函数模型的优化算法测试
• 2.3 基于CFD的气动外形优化设计及其流程
• 2.3.1 基于CFD的气动优化设计
• 2.3.1.1 CFD气动性能分析手段
• 2.3.1.2 气动外形优化设计
• 2.3.1.3 气动优化流程
• 2.3.2 基于代理模型的气动优化设计
• 2.3.2.1 代理模型简介
• 2.3.2.2 Kriging代理模型
• 2.3.2.3 代理模型的更新
• 2.3.2.4 代理模型与优化算法的耦合
• 2.4 参数化建模简介
• 2.5 二维增升装置外形优化过程中的难点
• 2.6 本章小结
• 第三章 二维增升装置的数值模拟基础
• 3.1 数值计算基础
• 3.1.1 网格生成技术
• 3.1.1.1 Gridgen简介
• 3.1.1.2 同拓扑类型网格的特点
• 3.1.2 Fluent简介
• 3.2 验证算例
• 3.2.1 算例1:NACA0012翼型绕流
• 3.2.1.1 翼型上下表面网格数目的确定
• 3.2.1.2 近壁面网格尺度的确定
• 3.2.1.3 近壁面网格增长比例的确定
• 3.2.1.4 远场大小的确定
• 3.2.1.5 网格拓扑类型的影响
• 3.2.1.6 求解器的影响
• 3.2.1.7 湍流模型的影响
• 3.2.1.8 算例小结
• 3.2.2 算例2:最大升力系数的计算
• 3.2.2.1 NACA0012翼型
• 3.2.2.2 30P30N翼型
• 3.2.2.3 对本文优化设计初始翼型的计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 二维增升装置优化设计及结果分析
• 4.1 优化设计问题描述
• 4.1.1 增升装置参数化模型
• 4.1.2 优化设计问题描述
• 4.2 二维无缝增升装置优化设计流程搭建
• 4.2.1 设计变量及其变化范围
• 4.2.2 优化设计流程
• 4.3 优化设计结果
• 4.3.1 后缘襟翼优化设计
• 4.3.1.1 DOE样本点
• 4.3.1.2 代理模型
• 4.3.1.3 差分进化优化设计
• 4.3.2 前缘缝翼优化设计
• 4.3.2.1 DOE样本点
• 4.3.2.2 代理模型
• 4.3.2.3 差分进化优化设计
• 4.3.3 前后缘一体化优化设计
• 4.4 两种优化方法的对比与小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 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