基于CST参数化方法的翼型快速设计

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1、第41卷第5期航窄计算技术V01．41No．52011年9月AeronauliealComputingTechniqueSep．201I基于CST参数化方法的翼型快速设计徐亚峰1，刘学军1，吕宏强2(1．南京航空航天大学计算机科学与技术学院，江苏南京2100162．南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)摘要：为弥补传统飞机翼型设计周期长、代价高的缺点，将CST翼型参数化方法，与机器学习中的高斯过程回归方法相结合。通过对已有的翼型数据的学习，实现对未知翼型气动性能或者外形敷据的快速准确预刹。选取一组NACA四位族翼型，获得其CST参

2、数描述敷据，并分别计算其在一定条件下的升力系数、阻力系敷和压力分布数据：利用这些敷据对高斯过程回归模型进行训练。实现了翼型的快速正设计以厦反设计系统。并将实验结果与采用NACA翼型参数表示法得到的预测结果进行了对比。实验结果表明。基于CST参敷化方法的翼型快速设计准确度高、速度快。具有很大的应用价值。关键词：翼型设计；CST参数化方法；高斯过程回归；正设计；反设中圈分类号：V21l文献标识码：A文章编号：1671—654X(2011)05·0024—06FastAirfoilDesignBasedonCSTParameterizationXUY

3、a-feng‘．LIUXue—jun’，LVHong-qiang。(1．CoEegeoJ。ComputerSconceandTechnology，NanjingUniversityofAeronautic．*andAstronautics，Na彬ng210016，China；2．CollegeofAerospaceEngineenng，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Na彬ng210016。China)Abstract-Traditionalairfoildesignisusually

4、cosilyandtime—consuming．Asacomplementtothehadi—tionalairfoildesign，thispapercombinesCSTparameterizationandGaussianProcessRegressiontoeffi·eientlypredictaerodynamicperformanceandshapeparametersofunknownairfoil．Agroupoffour—digitNACAairfoilsareselected．TheirCSTparameters．aerod

5、ynamicperformanceandpressuredistributionarecalculated∞theexperimentaldata．Usingthisdata．fastairfoilaerodynamicperformanceevaluationandairfoilreversedesignareimplemented．TheobtainedresultsalecomparedwiththoseobtainedfromNACAparameterization．ExperimentalresultsindicatethattheC

6、ST-basedpredicdonapproachisaccurate，fastandcanbeusedtoaidairfoildesigninpractice．Keywords：airfoildesign；CSTparameterization；gaussianprocessregressionmodel；airfoilaerodynamicperformanceevaluation；roversedesign引言机翼是飞机的重要部件之一，而翼型是机翼和尾翼成形的重要组成部分，其设计的优劣直接影响到飞机的气动性能和飞行品质。传统的翼型气动设计

7、方法借助于人的经验、风洞实验和飞行试验，需要反复地计算实验来逐步修形改进，这种方法耗时耗资，对设计人员的经验和专业知识有较高的要求，而且所设计出翼型的气动特性也不尽如人意⋯。随着计算机技术的发展，计算流体力学”1(CFD)技术的应用，减少了翼型设计过程中对风洞实验的依赖，其优点是成本低，但是其计算精度的提高往往是以成倍增加计算时间为代价的。因此，有必要采用新的快速而准确的翼型设计方法来辅助现有的翼型设计。近年来有研究者将机器学习”1的方法应用于翼型气动性能的评估中。这类方法有人工神经网络模型方法”1和Kriging模型方法”1等，其目的大多是针

8、对给定的某一基准翼型．在其附近优化出更优的翼型。先前憧稿日期：2011一08一∞修订日期：201I一09—09基金项目：同家自然科学基金项目资助(61