考虑工程约束的高可信度气动外形优化设计

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1、第７卷第１期航空工程进展Vol.７No.１２０１６年２月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．２０１６文章编号：１６７４-８１９０（２０１６）０１-１２４-１１考虑工程约束的高可信度气动外形优化设计雷国东，钟敏，郑遂（中国航空研究院飞行物理研究中心，北京１０００１２）摘要：实际气动设计中遇到的工程问题较为复杂，然而能够用于实际工程设计的高可信度气动外形优化设计工具较少。基于飞行器设计工程实际中的各种复杂气动约束和几何约束要求，集成高可信度非结构网格RAN

2、S方程求解器、弹簧比拟网格变形技术、FFD外形参数化、RBF代理模型、粒子群优化器，构建多设计点气动外形优化设计工具，并应用于先进低速层流翼型和高亚声速超临界机翼的气动外形优化设计中（包括单设计点和多设计点），进行考虑／不考虑气动约束和几何约束的气动外形优化设计分析。结果表明：多设计点气动外形优化设计工具有效，约束条件和智能优化器自动有效地引导了层流翼型和亚声速机翼外形的有利改变。关键词：气动约束；几何约束；FFD外形参数化；RBF代理模型；粒子群优化器中图分类号：V２１１文献标识码：ADOI：１０．１６６１

3、５／j．cnki．１６７４-８１９０．２０１６．０１．０１８High-fidelityAerodynamicShapeOptimizationandDesignwithEngineeringConstraintsLeiGuodong，ZhongMin，ZhengSui（FlightPhysicsResearchCenter，ChineseAeronauticalEstablishment，Beijing１０００１２，China）Abstract：Engineeringproblemsiscomplexinac

4、tualaerodynamicdesign，buthigh-fidelityaerodynamicshapeoptimizationanddesigntoolisscarcity．Aimedatthecomplicatedaerodynamicconstraintsandgeometrycon-straintsoftheaircraftdesignengineering，thehigh-fidelityunstructured-gridRANSequationsolver，thespringdynamicme

5、shmethod，theFFDgeometryparameterizationmethod，theRBFfunctionsurrogatemodelandthePSOoptimizerareintegratedtobuildanaerodynamicshapemulti-pointoptimizationanddesigntool．Itisem-ployedfortheadvancedlow-speedlaminar-flowairfoilshapedesignandthehighsubsonicsuperc

6、riticalwingshapedesignviathesingle-pointandmulti-pointcases，with／withouttheaerodynamicandthegeometrycon-straints．Theresultsshowthatthetoolworks，andtheconstraintsandtheintelligenceoptimizerautomaticallyandeffectivelyguidetheairfoilandwingshapetochangewithimp

7、rovedaerodynamicperformances．Keywords：aerodynamicconstraints；geometryconstraints；FFDgeometryparameterization；RBFfunctionsur-rogatemodel；PSOoptimizer件），更希望具有自动化功能的高可信度设计工0引言具［１］。早期的气动优化设计大多基于低可信度的CFD模型（例如波音公司的TRANAIR软件），无飞行器设计过程中使用高可信度的计算流体法覆盖整个飞行包线内的流动。而实际工

8、程的气力学（CFD）方法逐渐普遍化，设计人员不仅希望有动优化设计通常是一个多设计点、关注细节（特别一个高可信度的流场分析工具（例如各种CFD软是民用飞机）并包括多种复杂的气动和几何限制的有约束优化过程，因此迫切需求基于N-S方程求解器的高可信度优化设计方法和工具，但是与高可收稿日期：２０１５-１２-１４；修回日期：２０１６-０１-２１信度的气动分析工具相比，目前高可信度的气动优通信作者：雷国东，le