高超声速飞行器宽速域翼型多目标优化设计研究

论文摘要

高超声速飞行器正向着速域更宽、空域更广、航程更远的方向发展.因而对于现代高超声速飞行器的设计而言,除了保证高超声速的性能外,还必须兼顾满足工程需求的亚声速、跨声速、超声速特性.文章对薄翼型在不同速域下的流动机理进行分析,总结了不同速域下翼型增升减阻的设计准则,然后采用RANS方程流动求解器,结合基于Kriging模型的代理优化算法,开展了高超声速飞行器宽速域翼型的优化设计研究.首先,以NACA64A-204翼型为基准翼型,采用线性加权法进行了考虑亚、跨和高超声速气动特性的多轮次宽速域翼型优化设计研究,得到了一种宽速域性能得到改善的新翼型.然后,以优化得到的新翼型为原始翼型,开展多目标优化设计,获得了宽速域翼型两目标和三目标的Pareto最优化解集.

论文目录

• 引 言
• 1 流动数值模拟方法
• 2 优化设计方法
•   2.1 CST几何参数化方法
•   2.2 约束翼型前缘半径的方法
•   2.3 Kriging[12-23]模型
•   2.4 多目标优化方法
•     2.4.1 线性加权法[4]
•     2.4.2 Pareto解集法[4]
•       （1） 多目标遗传算法: NSGA-II[4]
•       （2） 基于Kriging代理模型的多目标遗传算法
• 3 薄翼型流动机理分析
•   3.1 数值模拟程序有效性验证
•   3.2 亚声速状态下翼型的流动机理分析
•   3.3 超声速流动机理分析
•   3.4 高超声速流动机理分析
• 4 宽速域翼型优化设计
•   4.1 线性加权法处理多目标优化问题
•   4.2 基于Pareto解集的两目标优化问题
•   4.3 基于Pareto解集的三目标优化问题
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张阳,韩忠华,柳斐,宋文萍

关键词: 翼型设计,宽速域,高超声速飞行器,多目标优化,解集

来源: 气体物理 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 气动与多学科优化设计研究所西北工业大学航空学院,翼型叶栅空气动力学重点实验室西北工业大学航空学院

分类号: V221

DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0765

页码: 26-40

总页数: 15

文件大小: 12208K

下载量: 179