低雷诺数翼型的气动外形优化设计.pdf

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1、第32卷第3期空气动力学学报Vo1．32，No．32014年O6月ACTAAERoDYNAMICASINICAJun．，2O14文章编号：0258-1825(2014)03—0300—08低雷诺数翼型的气动外形优化设计陈学孔，郭正，易凡，王瑞波，刘光远，李泓兴(1．中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，绵阳621000；2．国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙410073)摘要：对翼型参数化方法Parsec和Hicks—Henne型函数系列方法，进行了低雷诺数翼型的参数化描述研究。分析了低雷诺数翼型气动优化目标设置特点，确定改进的Hicks—H

2、enne型函数作为翼型的参数化描述方法。从基于功率因子最大的角度出发，结合Kriging代理模型和遗传算法的运用，进行了低雷诺数翼型的气动外形正优化设计。引入传统高雷诺数翼型的多点优化方法，进行两组不同速度域、两种不同加权系数下的多点优化，优化速度域最大范围15m／s，并结合翼型的单点优化进行研究。结果表明：多点优化更适用于低雷诺数翼型的气动优化；如果某多点优化翼型功率因子均值提高29．54、力矩系数方差降低27．79，有利于飞行航时和稳定性提高；多点优化具有较好的工程应用价值。关键词：低雷诺数翼型；多点优化；Parsec方法；Hicks—Henne型函数

3、中图分类号：V211．3文献标识码：Adoi：i0．7638／kqdlxxb一2012．0134敏感，对气动外形的依赖性也较强]。普通的翼型O引言气动优化目的一般是为了提高飞行器的气动效率，高翼型的选型和设计是飞行器气动设计中的一项雷诺数翼型的优化目的在于获取升阻比最优翼型，而基础性工作，翼型对飞行器的气动性能具有根本性的低雷诺数翼型以提升功率因子为优化目的更具实际影响。现在的高性能飞行器已不再从翼型库中选择意义。适用翼型后直接使用，而是以该翼型作为基准翼型进目前，针对低雷诺数翼型的气动外形优化设计研行气动优化，获得能满足飞行器性能要求的专用翼究相比传统翼

4、型还不是很丰富。国外]和国型]。基于数值计算的气动正优化是当前气动外形内[均对低雷诺数翼型进行了气动外形优化研优化设计领域的主要方法。究。左林玄[3等对低雷诺数翼型进行了功率因子和传统的翼型气动外形优化研究主要针对雷诺数力矩系数的加权单目标单点优化，李军鹏等进行了为10量级的大型亚跨声速飞行器翼型，对此有着较降低不确定性的稳健优化，张亚锋等进行了以升阻为深厚的技术积累。然而，近十年来，雷诺数在10比为目标的单点优化。翼型气动外形优化方法的环～10量级之间的低雷诺数翼型随着微小型无人机节较多，作为优化前提的翼型参数化方法就有Parsec的快速发展和高空低速太

5、阳能飞行器的研制而产生Method、Hicks-Henne型函数、B-splineCurves、Mesh了广泛的应用需求，有必要对低雷诺数翼型进行专门points、CST等方法，其中Hicks-Henne型函数和Parsec研究。低雷诺数翼型与传统的高雷诺数翼型存在差(ParametricSection)方法是国内外常用的参数化方异。低雷诺数翼型厚度小且变化缓慢，Goe系列、Sd法，前者是通用方法，后者多见于超临界翼型和Eppler系列翼型多可作为低雷诺数翼型使用。低Rae2822的气动优化研究口’9qo]。在低雷诺数翼型参雷诺数条件下绕翼型的流动一般为层

6、流，边界层内流数化研究中，张亚锋使用Hicks—Henne型函数，左动动量难以克服逆压梯度的影响，流动容易过早分林玄f引、王建军[11]对Hicks—Henne型函数进行了改离，对气动性能产生影响，且气动性能对雷诺数变化进，李军鹏[7使用Parsec方法对E186翼型进行了优*收稿日期：2012—08—15；修订日期：2012—12—07基金项目：国家自然科学基金(90916016)作者简介：陈学孔(1986一)，男，硕士，助理工程师，主要从事实验和计算空气动力学研究．E—mail：chxkong@163．com引用格式：陈学孔，郭正，易凡，等．低雷诺数翼

7、型的气动外形优化设计[J]．空气动力学学报，2014，32(3)：300—307．doi：10．7638／kqdlxxb一2012．0134．CHENXK，GUOZ，YIF，eta1．AerodynamicshapeoptimizationanddesignofairfoilswithlowReynoldsnumber[J]．ACTAAerodynamicaSinica，2014，32(3)：300307．3O6空气动力学学报第32卷E41HEF，SONGWP．ImprovingtheaerodynamicperformanceofNanjingUnive

8、rsityofAeronauticsandAstronautics