基于响应面方法的气动优化设计

论文题目: 基于响应面方法的气动优化设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 流体力学

作者: 熊俊涛

导师: 乔志德

关键词: 响应面方法,优化设计,方程,跨声速翼型,机翼,多目标优化

文献来源: 西北工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 基于CFD的气动优化设计已成为当前计算流体力学研究的一个重要领域。近年来随着计算技术的飞速发展,许多直接优化方法被引入到优化设计上来。传统的确定性优化方法,其本质决定了优化设计结果的局部优化特点。响应面方法由于其高效、实用的特点,近年来在优化设计领域受到越来越多的重视。响应面方法是试验设计与数理统计相结合的方法,在数值分析的基础上对指定的设计点集合进行连续试验,达到在设计空间构造测定量的全局逼近。响应面方法计算简单,可仅采用简单的代数形式,依靠目标函数本身的性质确定最优解。通过响应面模型的合适选择,可以拟合复杂的响应关系,具有良好的鲁棒性。本文将响应面方法引入到气动数值优化设计中,以翼型、机翼气动优化设计为目标,发展了一种实用的气动优化设计方法。本文主要完成了以下几方面的工作: 1、发展了适用于气动优化设计的响应面优化方法,建立了一套完整优化设计程序。 2、进行了基于响应面方法的二维Navier—Stokes方程的翼型反设计研究。 3、进行了基于响应面方法的二维Navier—Stokes方程的跨声速翼型单、多目标多约束气动优化设计研究。 4、进行了基于响应面方法的三维Euler方程的跨声速机翼单、多目标多约束气动优化设计研究。 5、进行了基于响应面方法的三维Navier—Stokes方程的跨声速机翼单目标多约束气动优化设计研究。本文选用多个算例对本文的优化方法进行了验证。算例表明,本文所发展的响应面优化方法能有效的应用于跨声速翼型、机翼气动优化设计,设计质量高,方法实用可靠,有较高的工程应用前景。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

§1．1 引言

§1．2 气动设计方法

§1．3 本文工作

第二章流动控制方程与数值计算方法

§2．1 流动控制方程

§2．2 方程的无量纲化

§2．3 边界条件

§2．3．1 物面边界

§2．3．2 对称边界

§2．3．3 远场边界

§2．4 B-L湍流模型

§2．5 网格生成

§2．6 空间离散

§2．7 人工耗散

§2．8 时间推进

§2．9 常用的加速收敛技术

§2．9．1 当地时间步长

§2．9．2 隐式残值光顺

§2．9．3 焓阻尼

§2．9．4 多重网格法

第三章响应面方法

§3．1 响应面模型

§3．2 构造响应面模型

§3．3 响应面分析

§3．4 试验设计

第四章优化方法

§4．1 复合形法

§4．1．1 复合形法的要点

§4．1．2 复合形法的迭代步骤

§4．2 多目标优化方法

§4．3 设计变量

第五章算例分析

§5．1 翼型气动优化设计

§5．1．1 翼型反设计

§5．1．2 翼型减阻设计

§5．1．3 直升机旋翼翼型多目标气动优化设计

§5．2 机翼气动优化设计

§5．2．1 机翼减阻设计

§5．2．2 机翼多目标气动优化设计

§5．3 工作总结和展望

致谢

参考文献

附图

论文发表情况

发布时间: 2005-06-27

参考文献

[1].涡轮S2流面正问题气动优化设计研究[D]. 靳杰.哈尔滨工业大学2008
[2].基于准三维方法的轴流压气机/风扇叶片气动优化设计[D]. 安志强.南京航空航天大学2012
[3].基于遗传算法的翼型多目标气动优化设计[D]. 刘艳.南京航空航天大学2009
[4].基于神经网络与遗传算法的压气机叶片气动优化设计研究[D]. 陈立海.西北工业大学2007
[5].跨声速压气机转子流场数值模拟及优化设计研究[D]. 柳薇.哈尔滨工业大学2007
[6].兼顾两种工作模式的核心机驱动风扇级气动优化设计[D]. 彭国峰.南京航空航天大学2016

基于响应面方法的气动优化设计

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