论述高性能计算在飞机设计中的运用.pdf

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1、2ol5‘7)总第12o6技术协作信息技术威果展矛论述高性能计算在飞机设计中的运用周超华／哈尔滨飞机工业集团有限责任公司飞机设计研究所摘要：科学技术的发展使得我国计算机领域在很大程度上得到了发展和进步。随着对计算机研究的深入，当下将高性能计算运用在飞机的设计中已经成为了飞机设计领域研究的一个重要课题。因此，对于高性能计算在飞机设计中运用的研究是十分有必要的。本文在此主要分析了飞机设计领域在当下面临的问题以及相应的解决途径，并且对高性能计算在飞机中运用的研究进行了一定的探索，旨在为提高我国飞机设计的水平而提供一些有价值的参考价值。关键词：高性能计算；飞机设计；运用；途径飞机设计是飞机领

2、域发展中一个十(1)利用遗传算法解决设计变量与目共享内存式计算，要求机器内存特别大，分重要的组成部分，飞机设计的优良直接标函数难以建立清晰的数学解析式的优以满足大型矩阵的存储与求解。关系到飞机的多方面的性能。因而，近年化问题；4飞行器多学科设计优化。来，如何提高飞机的设计水平已经成为了(2)采用多循环优化步骤，解决超大现代飞机设计面临的要求、限制与矛该领域研究的一个重要问题。而将高性能规模设计变量解耦问题；盾将越来越多，单学科设计以及“Cutand计算应用在飞机的设计中逐渐的受到了(3)利用网格技术和基于服务的高性Try”等传统方法已不能适应要求。多学科专业人士的关注。我国飞机设计领

3、域虽然能计算解决超大规模计算模型的优化问设计优化，借助于商陛能计算机和数值求在高性能计算运用方面进行了一定的研题；解技术，在方案初步设计阶段就对备学科究，同时在研究中也取得了一定的成果，(4)采用无因次化和权重调节法，解进行高可信度评估，并围绕多学科设计目但是就当下的飞机领域的发展来说，其研决优化过程中不同计算模型联合求解。标，采用一定的优化算法迭代寻优。最终究的深度是远远不够的。因此，在今后的二、高性能计算的重要应用方案将按照设计师思想对各种要求进行飞机设计领域的发展中，耍加强对高性能l需要大量气动力预测工作。基于计折衷，实现全局最优。MDO是提高现代飞计算运用的重视和研究，并且在

4、研究中逐算流体力学(ComputationalFluidDy一行器综合眭能的关键技术，其核心就是高渐的将对高性能计算的研究纳入到飞机namics，CFD)的商『生能计算使得气动力预性能计算。备学科在MDO框架中处于紧设计领域研究的一个重要课题，从而促进测工作发生了重要改变。在方案设计和初耦合状态，MIX)借助高性能计算快速而准飞机设计水平的大幅度提高。步设计阶段，CFD高性能计算已取代风洞确地完成各学科的分析评估。一、面临的问题和解决途径试验，成为主要的设计手段，风洞试验仅高性能计算在飞机设计中应用的方目前优化技术在航空领域的应用主对最终选型方案进行验证；详细设计阶面还有很多，而以上

5、仅仅只是对高性能计要面临以下一些挑战：设计变量与目标函段，CFD高性能计算将帮助完善大量细节算应用的几个方面的研究，并且这些研究数之间很难建立清晰的数学表达；超大数设计，优化飞行性能，而采用风洞试验，其都还比较浅显，因而仅仅凭借这些研究来量的设计变量，如何在优化过程中对这些代价将十分高昂。现代飞机设计往往通过提高我国飞机设计的水平是远远不够的。设计变量进行解耦；超大规模的计算模改善边界特『生提升飞行性能。飞机在边界所以，对于高性能计算在飞机设计中应用型，空气动力计算网格需适应部件量级和状态，一般伴随有脱体涡或大分离流动。的研究还需要该领域的专业人士进行进结构网格数都需适应全机量级；不

6、同的计2气动噪音。一步的研究和分析。算模型的联合求解，如空气动力的三维空欧盟在2Oo2年4月l目起在所有成综上所述，高性能计算在飞机设计领间网格计算模型与有限元的结构网格模员国境内对飞机的起降噪声做出了严格域的发展中有着不可忽视的重要作用。然型同时在优化中联合求解；在优化过程中限制。按照新标准，俄罗斯的图一134、伊尔而，高性能计算又称为超计算，是一种十出现几何位置变化产生的拓扑问题等。一86等飞机因噪音超标被迫退出欧洲航分复杂的计算，同时对于将这_复杂的计为了解决飞机设计中的多学科优化线。气动噪音已成为影响民机研制成败的算运用在飞机的设计领域，其难度更高，问题，工程上的传统方法主要

7、有：利用少关键因素。国外研究表明，精确噪音预测再加之我国飞机设计领域对于高性能计量的优化结果，插值得到各个设计变量对需要的计算能力比常规气动力计算高出2算运用的研究还没有达到一定的深度，因整个系统参数的影响关系，即建立设计变个量级以上。发展商l生能计算技术是解决而不利于实际的应用发展。所以，在今后量与性能指标的响应面；通过数学解析的噪音预测拟难题的必然手段。的飞机设计领域的发展中，要加强对高性方法，求得各学科设计变量对整个系统的3．螺旋桨滑流研究。能计算的