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基于稀疏贝叶斯优化的翼型设计可解释性研究
1
作者 林健 吕宏强 +3 位作者 黄增辉 刘子敬 虞建 刘学军 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第1期22-33,I0001,共13页
贝叶斯优化框架具有优化效率高、效果好等特点,适合解决高维黑盒优化问题,适用于飞机翼型设计领域。然而其优化过程不透明,难以直观理解机器优化结果和翼型典型物理特征之间的联系,如何解释贝叶斯优化进程仍然是一个挑战。针对这一问题... 贝叶斯优化框架具有优化效率高、效果好等特点,适合解决高维黑盒优化问题,适用于飞机翼型设计领域。然而其优化过程不透明,难以直观理解机器优化结果和翼型典型物理特征之间的联系,如何解释贝叶斯优化进程仍然是一个挑战。针对这一问题,本文提出了一种基于稀疏贝叶斯优化框架的翼型优化可解释性方法,使用具有物理意义的典型几何特征参与优化进程,在贝叶斯优化过程中对翼型特征进行稀疏,同时获得可解释性信息。在以RAE2822为基准翼型的超临界翼型优化算例上验证该方法。实验结果表明,该方法在优化气动性能的同时尽可能地减少了翼型设计维度,使其在保证气动性能良好的情况下具备了一定的可解释性,能直观地了解翼型各参数对优化目标的影响程度,辅助翼型设计人员进行决策和判断。 展开更多
关键词 贝叶斯优化 可解释性 翼型物理特征 翼型设计 维度稀疏
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NPU-WA系列风力机翼型设计与风洞实验 被引量：24
2
作者 乔志德 宋文萍 高永卫 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期260-265,共6页
针对兆瓦级大型风力机,研究发展了以具有更优良高雷诺数和高升力气动性能为特点的NPU-WA翼型族,风洞实验表明,该翼型族达到了在高雷诺数、高升力条件下实现高升阻比和外侧翼型对粗糙度不敏感的主要设计要求,为我国自主研发大型风力机提... 针对兆瓦级大型风力机,研究发展了以具有更优良高雷诺数和高升力气动性能为特点的NPU-WA翼型族,风洞实验表明,该翼型族达到了在高雷诺数、高升力条件下实现高升阻比和外侧翼型对粗糙度不敏感的主要设计要求,为我国自主研发大型风力机提供了可以实际使用的翼型几何数据和雷诺数范围内1.0×106～5.0×106的风洞实验数据。 展开更多
关键词 NPU—WA翼型族 翼型设计 风洞实验
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高空长航时无人机高升阻比两段翼型设计研究 被引量：6
3
作者 侯成义 龚志斌 +1 位作者 刘城斌 周丽琼 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期148-151,214,共4页
针对某特定无人机的使用设计要求,在单段翼型设计研究的基础上,尝试了高升阻比低雷诺数两段翼型的设计方法的分析与研究。采用求解椭圆型方程加控制点约束条件的"椭圆-控制点切割法"完成了两段翼型外形的生成,并针对巡航构型... 针对某特定无人机的使用设计要求,在单段翼型设计研究的基础上,尝试了高升阻比低雷诺数两段翼型的设计方法的分析与研究。采用求解椭圆型方程加控制点约束条件的"椭圆-控制点切割法"完成了两段翼型外形的生成,并针对巡航构型的襟翼偏角对缝道参数进行了优化;应用MSES计算分析程序对所设计的两段翼型的气动特性进行了分析评估。计算结果表明:本文所设计的两段翼型的最大升力系数达到2.72,最大升阻比为158.71;与原始单段翼型相比,最大升力系数增大了74.35%,最大升阻比增大了28.64%。 展开更多
关键词 高空长航时无人机 高升阻比 两段翼型 翼型设计 翼型优化
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一种单亲DNA算法在翼型设计中的应用 被引量：8
4
作者 夏露 高正红 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期335-339,共5页
随着遗传工程的不断发展,受其启发建立的各类算法已经应用到各个设计领域。其中,基于达尔文的适者生存、优胜劣汰的生物进化机制,由模拟有性生物的繁殖进化过程演变而来的遗传算法,因其具有全局搜索能力、广泛的适用性等特点在气动设计... 随着遗传工程的不断发展,受其启发建立的各类算法已经应用到各个设计领域。其中,基于达尔文的适者生存、优胜劣汰的生物进化机制,由模拟有性生物的繁殖进化过程演变而来的遗传算法,因其具有全局搜索能力、广泛的适用性等特点在气动设计方面应用的已经比较成熟。但是常规遗传算法在实际应用中也暴露出许多不足,主要就是未能准确反映出生物的双向进化以及变异与交叉化关系的不对等。针对遗传算法的这些问题,本文采用了一种单亲DNA算法,模拟单亲生物自然遗传繁衍机理,将其应用到翼型设计中。与遗传算法相比,全局搜索能力更强,收敛速度更快,优化效果更理想。 展开更多
关键词 遗传算法 单亲DNA算法 翼型设计
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风力机叶片污染影响分析及抗污翼型设计探讨 被引量：2
5
作者 黄宸武 谌海莲 +1 位作者 王文莉 杨科 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第4期442-449,共8页
通过分析翼型在固定转捩状态下的风洞实验数据,获得了污染对叶片各区域翼型气动性能的影响规律,即污染使叶尖区(0.6<r/R≤1)、叶展中区(0.4<r/R≤0.6)和近叶根区(0.2<r/R≤0.4)翼型的升力系数减小、阻力系数增加、最大升力系... 通过分析翼型在固定转捩状态下的风洞实验数据,获得了污染对叶片各区域翼型气动性能的影响规律,即污染使叶尖区(0.6<r/R≤1)、叶展中区(0.4<r/R≤0.6)和近叶根区(0.2<r/R≤0.4)翼型的升力系数减小、阻力系数增加、最大升力系数和最大升阻比减小,同时也导致叶根区(r/R≤0.2)翼型升力系数的复杂变化。污染发生在叶片前缘时对气动性能影响最大。风力机叶片在风场被污染后的实验数据表明,随着尘粒变大、污染面积增大,输出功率下降。另外,通过对叶尖区21%相对厚度翼型的几何参数进行设计,获得了抗污效果更好的新翼型。 展开更多
关键词 风力机 叶片污染 气动性能 翼型设计
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基于欧拉方程的跨声速翼型设计 被引量：2
6
作者 白俊强 华俊 张仲寅 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期458-461,共4页
给出了一种基于欧拉方程的跨声速翼型设计方法。方法以Takanashi提出的“正反迭代余量修正”设计原理为基础，在气动力分析模块中，以欧拉方程为基本控制方程并采用Walz边界居方法对其进行粘性修正，反设计模块采用经过改进的二维翼型... 给出了一种基于欧拉方程的跨声速翼型设计方法。方法以Takanashi提出的“正反迭代余量修正”设计原理为基础，在气动力分析模块中，以欧拉方程为基本控制方程并采用Walz边界居方法对其进行粘性修正，反设计模块采用经过改进的二维翼型设计方法。方法的程序经过几个设计实例证明是有效而实用的。 展开更多
关键词 跨声速 翼型设计 欧拉方程 边界层 气动力分析
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中空长航时无人机两段翼型设计研究 被引量：2
7
作者 李建华 李锋 +1 位作者 李茂强 于悦洋 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期813-818,共6页
中空长航时无人机存在高效巡航、短距起降以及抗变形等多性能要求,本文在原始飞机单段翼型的基础上,开展多约束条件下两段翼型设计方法研究和翼型设计。采用控制点加分段可控二次曲线方法构建两段翼型外形,并对生成外形的控制参数、缝... 中空长航时无人机存在高效巡航、短距起降以及抗变形等多性能要求,本文在原始飞机单段翼型的基础上,开展多约束条件下两段翼型设计方法研究和翼型设计。采用控制点加分段可控二次曲线方法构建两段翼型外形,并对生成外形的控制参数、缝道参数和转轴位置进行优化设计。分析结果表明:相比于常规直接切割法,本文采用的方法控制点和控制参数更多,对原始翼型适应性更好,生成的翼型压力分布更加合理;与原始翼型相比,新设计的两段翼型在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;同时襟翼大角度偏转还能起到阻力板作用,达到对巡航和起降多设计点综合设计要求。 展开更多
关键词 中空长航时无人机 高升阻比 翼型设计 两段翼型
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基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法翼型设计 被引量：3
8
作者 夏露 李丁 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期533-538,共6页
提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有... 提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有效地跳出局部最优。函数测试结果表明,该算法显著地提高了粒子群优化算法的寻优性能,并将该算法应用到了翼型设计之中。 展开更多
关键词 粒子群优化算法 细菌觅食算法 社会模型 翼型设计
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一种混合粒子群优化算法在翼型设计中的应用 被引量：9
9
作者 李丁 夏露 《航空计算技术》 2010年第6期66-71,共6页
提出了一种分层交换差分粒子群优化算法。作为一种混合算法,将粒子群优化算法与差分进化算法有机地结合了起来,使得粒子种群和差分种群分层交换,共享最优信息,加快了收敛速度,降低了陷入局部最优的风险,函数测试结果表现出算法具有更好... 提出了一种分层交换差分粒子群优化算法。作为一种混合算法,将粒子群优化算法与差分进化算法有机地结合了起来,使得粒子种群和差分种群分层交换,共享最优信息,加快了收敛速度,降低了陷入局部最优的风险,函数测试结果表现出算法具有更好的寻优性能。将算法应用到翼型设计之中,取得了良好的优化效果。 展开更多
关键词 粒子群优化算法 差分进化算法 分层交换差分粒子群优化算法 翼型设计
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中空长航时无人机两段翼型设计和应用研究
10
作者 李建华 李锋 +1 位作者 李茂强 包晓翔 《航空工程进展》 CSCD 2019年第4期456-461,486,共7页
中空长航时无人机追求高续航性能和任务多样化,故应满足高效巡航、短距起降、抗变形等多性能要求。在原始飞机单段翼型的基础上,通过控制点加分段可控二次曲线方法并结合优化算法开展两段翼型的设计优化;利用新设计的两段翼型完成对无... 中空长航时无人机追求高续航性能和任务多样化,故应满足高效巡航、短距起降、抗变形等多性能要求。在原始飞机单段翼型的基础上,通过控制点加分段可控二次曲线方法并结合优化算法开展两段翼型的设计优化;利用新设计的两段翼型完成对无人机机翼内侧段(襟翼段)的改进设计及其结果分析。结果表明:改进后的无人机在续航因子、起飞升力和起飞升阻比方面得到大幅提升;襟翼大角度偏转时,在保持一定升力的同时阻力增加,满足飞机着陆减速要求;此方法可以满足中空长航时无人机巡航和起降多设计点综合设计要求。 展开更多
关键词 中空长航时无人机 高升阻比 翼型设计 两段翼型
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超临界翼型设计中的多响应代理模型 被引量：2
11
作者 吴宽展 刘学军 吕宏强 《航空计算技术》 2014年第4期17-22,共6页
为考虑超临界翼型设计中代理模型多响应之间的相关性,研究了基于多输出高斯过程回归的代理模型。通过实验数据验证了升力系数、阻力系数及力矩系数之间显著的相关性,建立了超临界翼型设计中的基于多输出高斯过程的多响应代理模型,并与kr... 为考虑超临界翼型设计中代理模型多响应之间的相关性,研究了基于多输出高斯过程回归的代理模型。通过实验数据验证了升力系数、阻力系数及力矩系数之间显著的相关性,建立了超临界翼型设计中的基于多输出高斯过程的多响应代理模型,并与kriging模型、BP和RBF两种人工神经网络模型进行了对比。结果表明,当超临界翼型设计中多输出端口之间存在显著的相关性时,多输出高斯过程相比kriging、BP和RBF能有效显著提高预测精度,并获得更加稳定的预测性能。 展开更多
关键词 翼型设计 多输出高斯过程 KRIGING模型 多响应代理模型 超临界翼型
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无尾飞机的高性能翼型设计研究 被引量：1
12
作者 常志英 张彬乾 《航空计算技术》 2009年第2期33-36,共4页
针对无尾布局飞机高升阻比与小低头力矩的翼型设计要求,在研究前加载与后卸载对翼型气动力影响的基础上,基于前加载与后卸载设计思想,采用调整翼型的厚度与弯度及其分布的翼型设计方法,很好地解决了无尾布局小低头力矩翼型设计问题,实... 针对无尾布局飞机高升阻比与小低头力矩的翼型设计要求,在研究前加载与后卸载对翼型气动力影响的基础上,基于前加载与后卸载设计思想,采用调整翼型的厚度与弯度及其分布的翼型设计方法,很好地解决了无尾布局小低头力矩翼型设计问题,实现了具有高升阻比、小低头力矩的翼型设计目标。结果表明,该方法简单、易行,结果可靠,具有较好的工程实用性和操作性。 展开更多
关键词 无尾飞机 翼型设计 气动性能
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风力机的叶片翼型设计及性能分析 被引量：1
13
作者 李鹏超 周艳 +1 位作者 高杨 张树坤 《青岛科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第5期94-102,共9页
优良的叶片翼型结构对提高风力机的气动性能起着关键的作用.选用两种现有翼型进行组合设计出新翼型.先利用翼型解析式选取出符合要求的两个初始翼型,模拟分析提取出两个翼型的优势上、下表面,上下圆滑连接后合成新翼型.研究发现:新翼型... 优良的叶片翼型结构对提高风力机的气动性能起着关键的作用.选用两种现有翼型进行组合设计出新翼型.先利用翼型解析式选取出符合要求的两个初始翼型,模拟分析提取出两个翼型的优势上、下表面,上下圆滑连接后合成新翼型.研究发现:新翼型的结构参数更优.通过实验验证了模拟方法的可靠性且发现新翼型构成的风机叶片要比两个初始翼型构成的风力机做功能力强,输出功率更高.在攻角因素下新翼型的升力系数相较可提高到10%以上;阻力系数降低且波动较小;获得最大升阻比时在所分析的翼型中攻角最小,叶片旋转启动时间变快.不同来流风速下升力系数可达0.9以上;阻力系数最小可减少摩擦和沿程气流回旋;升阻比相较之下可提高到20%、30%以上.自身静平衡性也更加稳定. 展开更多
关键词 翼型设计 轮廓结合 结构参数 风力机气动性能
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基于求解速度势通量的指定压力分布二维翼型设计方法
14
作者 周斌 唐登海 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期403-409,共7页
为了提升翼型的水动力和空泡等性能,指定压力分布的翼型剖面设计的方法多数集中在给定攻角下的翼型剖面的设计,该方法存在计算量较大,收敛性不理想,特别是推广到三维问题时,上述问题尤为突出,限制了翼型设计的进一步发展。文章以势流理... 为了提升翼型的水动力和空泡等性能,指定压力分布的翼型剖面设计的方法多数集中在给定攻角下的翼型剖面的设计,该方法存在计算量较大,收敛性不理想,特别是推广到三维问题时,上述问题尤为突出,限制了翼型设计的进一步发展。文章以势流理论面元方法为基础,通过求解指定压力分布条件下翼型表面的速度势通量,获得翼型表面形状的修正量,并将修正量分解为攻角的变化以及剖面自身的变化两部分,从而得到了翼型唯一的设计攻角和翼型剖面几何(厚度分布、拱度分布)。文中采用上述方法对二维翼型问题进行了设计验证,表明该方法可以设计任意指定压力分布的翼型剖面,理论上该方法可以用于全三维翼型的设计问题。 展开更多
关键词 翼型设计 指定压力分布 势流理论 新型翼剖面
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改进的DNA编码遗传算法在翼型设计中的应用
15
作者 徐蔚 夏露 《航空工程进展》 2011年第2期157-162,共6页
遗传算法作为一种比较成熟的智能算法,因其具有全局搜索能力和并行性得以在翼型气动优化中广范应用。本文在编码方式、种群初始化和遗传算子等方面对标准遗传算法进行了改进。其中,DNA的编码方式增加信息的丰富性;拉丁超立方抽样初始化... 遗传算法作为一种比较成熟的智能算法,因其具有全局搜索能力和并行性得以在翼型气动优化中广范应用。本文在编码方式、种群初始化和遗传算子等方面对标准遗传算法进行了改进。其中,DNA的编码方式增加信息的丰富性;拉丁超立方抽样初始化使种群分布相对均匀;插入、删除、倒位等算子增加种群的多样性,加快收敛;感染算子加速种群摆脱停滞或早熟。计算结果表明:与标准遗传算法相比,改进后的DNA编码遗传算法收敛更快,全局性更好。 展开更多
关键词 遗传算法 翼型设计 DNA编码
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格子-波尔兹曼方法在直升机翼型设计中的应用
16
作者 李明 沈伋 《直升机技术》 2015年第4期7-10,共4页
简述了翼型设计的基本方法,针对翼型设计方法的不足,提出了格子-波尔兹曼方法在直升机翼型设计中应用的思路。从基本原理和特性上介绍了格子-波尔兹曼方法,以典型翼型为算例进行了对比分析。经数值模拟表明格子-波尔兹曼方法在翼型计算... 简述了翼型设计的基本方法,针对翼型设计方法的不足,提出了格子-波尔兹曼方法在直升机翼型设计中应用的思路。从基本原理和特性上介绍了格子-波尔兹曼方法,以典型翼型为算例进行了对比分析。经数值模拟表明格子-波尔兹曼方法在翼型计算时具有良好的精度,与传统CFD方法相比,计算过程中并行加速性更为明显,适用于大规模并行计算。其网格处理简单,程序编创简洁,能有效地提高直升机翼型设计效率。 展开更多
关键词 直升机 翼型设计 格子-波尔兹曼方法
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某高亚声速鸭式导弹超临界对称翼型设计研究
17
作者 李小林 伍彬 +2 位作者 傅建明 赵兴隆 梁伟 《上海航天》 CSCD 2018年第4期61-69,共9页
为改善高亚声速导弹气动性能,提出了超临界对称翼型概念。该翼型具有前缘钝圆,表面平坦,型面面积大等特点。在跨声速、小攻角状态下,翼型表面大部分区域为超声速区,有效防止了激波出现并减轻了边界层分离程度,进而提高了阻力发散马赫数... 为改善高亚声速导弹气动性能,提出了超临界对称翼型概念。该翼型具有前缘钝圆,表面平坦,型面面积大等特点。在跨声速、小攻角状态下,翼型表面大部分区域为超声速区,有效防止了激波出现并减轻了边界层分离程度,进而提高了阻力发散马赫数和升阻比。针对某高亚声速鸭式导弹,采用CFD(computational fluid dynamic)软件求解N-S(Navier-Stokes)方程的方法和基于翼型特征的参数描述(PARSEC)方法优化设计了一种超临界对称翼型,并将其应用于鸭舵和尾翼设计。最后,进行了导弹全弹外形的跨声速风洞试验。结果表明:使用超临界对称翼型的高亚声速导弹具有良好的升阻特性。 展开更多
关键词 超临界翼型 高亚声速 鸭式导弹 对称翼型 翼型设计
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大型飞机超临界翼型设计与优化 被引量：1
18
作者 秦晓辉 刘沛清 +1 位作者 张大伟 吴洋 《民用飞机设计与研究》 2009年第S1期1-6,共6页
从初始翼型开始,利用型函数生成几何扰动量叠加到基本翼型表面,以型函数的权系数为设计变量,对翼型进行优化设计。在ISIGHT平台下集成以下三个模块:利用C++语言编写一个翼型关键点生成程序,来实现优化参数的计算;将生成的翼型数据点,调... 从初始翼型开始,利用型函数生成几何扰动量叠加到基本翼型表面,以型函数的权系数为设计变量,对翼型进行优化设计。在ISIGHT平台下集成以下三个模块:利用C++语言编写一个翼型关键点生成程序,来实现优化参数的计算;将生成的翼型数据点,调用并导入到GAMBIT内,由GAMBIT生成网格后结束GAMBIT;调用FLUENT对GAMBIT生成的网格进行流场计算;最后应用ISIGHT优化算法库中的遗传算法对FLUENT的计算结果进行分析,实现整个优化流程的自动化。以CJ818飞机为例,采用超临界翼型作为初始翼型,应用上述方法进行优化,结果表明此方法能设计出符合条件的基本翼型,有一定工程应用价值。 展开更多
关键词 大型飞机 翼型优化设计 超临界翼型 ISIGHT集成平台
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风力机组叶片的先进翼型族设计 被引量：18
19
作者 黎作武 陈江 +1 位作者 陈宝 陈大斌 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期130-136,共7页
大型风力机组叶片设计需要专用的翼型族,以满足风力机组运行的环境要求。高升阻比、低粗糙度影响是该翼型族的气动性能特点。为了发展我国具有自主知识产权的风力机专用翼型族,在科技部863项目的支持下,北京航空航天大学联合国内气动研... 大型风力机组叶片设计需要专用的翼型族,以满足风力机组运行的环境要求。高升阻比、低粗糙度影响是该翼型族的气动性能特点。为了发展我国具有自主知识产权的风力机专用翼型族,在科技部863项目的支持下,北京航空航天大学联合国内气动研究单位,通过理论分析、数值模拟和风洞试验等技术途径,开发了两个适用于大型风力机组叶片的先进翼型族。理论分析和风洞试验表明,设计结果基本达到了预先设定的气动性能指标。 展开更多
关键词 风力机翼型 翼型设计 升阻比 粗糙度 风洞实验
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基于CST参数化方法的翼型气动优化设计 被引量：27
20
作者 卜月鹏 宋文萍 +1 位作者 韩忠华 许建华 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期829-836,共8页
翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将... 翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将其应用于翼型气动优化设计,研究几种不同参数化方式的优化结果和优化效率。RAE2822翼型单目标减阻优化设计的研究表明,基于CST的三种参数化方法和基于Hicks-Henne函数的参数化方法的减阻效果相当,但计算时间相差很大。在设计变量数相当的情况下,扰动CST方法和中弧线叠加厚度分布CST方法的设计效率高于直接CST参数化方法和Hicks-Henne参数化方法而中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。DU93-w-210翼型单目标最大升阻比优化设计的研究进一步说明中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。 展开更多
关键词 翼型设计 减阻 效率 残差 流程图 函数 升阻比 参数化 几何优化 跨声速空气动力学 风力机 CST(类函数/形函数转变)
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