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基于CST参数化方法气动优化设计研究 被引量:18
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作者 李静 高正红 +1 位作者 黄江涛 赵轲 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期443-449,共7页
翼型及机翼优化设计中,设计变量的个数对优化算法的收敛速度及代理模型的精度有很大的影响。因此,在精确描述翼型的同时,发展较少设计变量的翼型参数化方法对翼型优化设计有着重要的意义。本文基于CST(class function/shape function tr... 翼型及机翼优化设计中,设计变量的个数对优化算法的收敛速度及代理模型的精度有很大的影响。因此,在精确描述翼型的同时,发展较少设计变量的翼型参数化方法对翼型优化设计有着重要的意义。本文基于CST(class function/shape function transformation)翼型参数化方法对Kriging模型的预测精度进行研究,并采用改进的粒子群优化算法构建气动优化设计系统。某亚声速机翼单点减阻设计及超临界翼型的稳健性设计表明该系统具有较高的设计质量,方法可靠,有较高的工程应用前景。 展开更多
关键词 class function/shape FUNCTION transformation 代理模型 KRIGING模型 稳健性设计 粒子群算法 杂交
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基于CST参数化方法的翼型气动优化设计 被引量:30
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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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CSRT与CST气动外形参数化方法对比 被引量:5
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作者 关晓辉 宋笔锋 李占科 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期228-234,共7页
类别形状修正函数变换(CSRT)方法是在类别形状函数变换(CST)方法的基础上添加修正函数以克服其不具备局部性的缺点发展而来的新型参数化方法。通过考察参数化过程中翼型的表示误差和线性系统条件数,对CSRT和CST参数化方法的表示精度和... 类别形状修正函数变换(CSRT)方法是在类别形状函数变换(CST)方法的基础上添加修正函数以克服其不具备局部性的缺点发展而来的新型参数化方法。通过考察参数化过程中翼型的表示误差和线性系统条件数,对CSRT和CST参数化方法的表示精度和数值单值性进行了对比。使用基于以上两种参数化方法的远场组元(FCE)激波阻力优化算法对超声速翼身组合体进行了零升激波阻力优化,结果对比得到:基于CSRT方法的两级优化具有更好的优化效果,激波阻力系数降低了34.7%。研究表明:CSRT方法需要比CST方法更多的参数数量以达到相似的精度,随参数数量的增长,CSRT参数化过程的病态化程度远低于CST方法;CSRT参数化方法可以结合适当的优化算法进行气动外形二级优化,其效果优于使用相同参数数量的CST参数化方法所进行的单级整体优化。 展开更多
关键词 类别形状修正函数变换 参数化 外形优化 激波 减阻
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一种基于CST技术的机翼参数化描述方法 被引量:2
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作者 闫博文 黄俊 +1 位作者 刘志勤 王耀彬 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第1期101-104,共4页
为了确保翼型性能,需要采用恰当的翼型参数化方法生成所需要的翼型几何体。利用CST方法生成具有代表性的Clark-Y二维机翼,同时对CST方法生成三维几何体进行了详细研究。在原有的CST方法基础上对生成三维机翼的方法进行改进,用来解决机... 为了确保翼型性能,需要采用恰当的翼型参数化方法生成所需要的翼型几何体。利用CST方法生成具有代表性的Clark-Y二维机翼,同时对CST方法生成三维几何体进行了详细研究。在原有的CST方法基础上对生成三维机翼的方法进行改进,用来解决机翼外形不连续变化的情况,生成可控分段变化三维机翼外形,控制效果良好。 展开更多
关键词 cst参数化方法 类别函数 形状函数 Clark-Y二维机翼
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基于CST参数化的导弹三维几何建模方法
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作者 关通 陈鹏云 +2 位作者 沈剑 张国兵 马英琪 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第1期59-63,共5页
针对建模效率低、成本高的问题,本文在二维CST参数化方法的基础上,引入纵向轮廓描述函数,将原二维建模向三维建模扩展,建立能够准确描述导弹三维形状特征的解析函数。在此基础上,通过在VB环境中对CATIA进行二次开发,使其能够在CATIA中... 针对建模效率低、成本高的问题,本文在二维CST参数化方法的基础上,引入纵向轮廓描述函数,将原二维建模向三维建模扩展,建立能够准确描述导弹三维形状特征的解析函数。在此基础上,通过在VB环境中对CATIA进行二次开发,使其能够在CATIA中进行自动生成、修补和更新。几何模型可以被导出和保存,并作为多学科设计与分析的基础。结果表明,本文提出的三维CST建模技术可以满足复杂几何建模的要求,有效简化了导弹参数化过程。 展开更多
关键词 cst参数化 CATIA二次开发 类别函数 形状函数 参数化建模 导弹
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基于多岛遗传算法的翼型多目标优化设计 被引量:1
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作者 张之阳 刘旭 +3 位作者 吴林艳 陈少华 刘葳兴 崔琳 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期148-155,共8页
[目的]针对大型水平轴水轮机叶片运行工况复杂的问题,提出一种多目标优化算法。[方法]基于多岛遗传算法建立翼型优化模型,采用类形函数变换(CST)法对翼型进行参数化拟合,整个优化过程集成于Isight平台,实现自动优化。[结果]采用上述方法... [目的]针对大型水平轴水轮机叶片运行工况复杂的问题,提出一种多目标优化算法。[方法]基于多岛遗传算法建立翼型优化模型,采用类形函数变换(CST)法对翼型进行参数化拟合,整个优化过程集成于Isight平台,实现自动优化。[结果]采用上述方法,选用NACA 63813/63815/63816翼型作为初始翼型进行多目标优化,利用Fluent转捩模型对得到的翼型进行CFD数值验证,选择翼型攻角5°时的升阻比、升力等为优化目标参数,得到优化后的翼型升力系数分别增大了14%,15%,20%,升阻比分别增大了14%,16%,28%。[结论]数值验证结果表明,优化后的翼型在多个工况点下的升阻比均高于同厚度原始翼型,在具有良好的水动力动性能的同时还提高了叶片的结构强度,相比于传统的翼型更适用于大型潮流能水平轴水轮机。 展开更多
关键词 水轮机 多岛遗传算法 多目标优化 翼型 类形函数变换参数化方法
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二元可变后缘翼型的鲁棒优化设计 被引量:3
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作者 郑宇宁 邱志平 +1 位作者 黄仁 苑凯华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期897-903,共7页
为了改善二元可变后缘翼型在外界条件变化时的气动稳定性,提出了一种考虑不确定性的鲁棒性优化方法.在类别形状函数变换(CST)方法的基础上,建立了二元可变后缘翼型的参数化模型.探讨了确定性优化方法与鲁棒性优化方法的区别.充分考虑翼... 为了改善二元可变后缘翼型在外界条件变化时的气动稳定性,提出了一种考虑不确定性的鲁棒性优化方法.在类别形状函数变换(CST)方法的基础上,建立了二元可变后缘翼型的参数化模型.探讨了确定性优化方法与鲁棒性优化方法的区别.充分考虑翼型几何形状和来流马赫数的不确定性,进行了最大化升阻比均值、最小化升阻比标准差的鲁棒优化设计.对于优化后的可变后缘翼型,计算了变形所需的驱动能.结果表明:鲁棒性优化方法在提升翼型气动性能的同时降低了该性能对来流马赫数的敏感度,鲁棒性优化翼型所需的驱动能有所减少. 展开更多
关键词 cst方法 变后缘 不确定性 鲁棒性优化 驱动能
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几种翼型参数化方法研究 被引量:34
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作者 廖炎平 刘莉 龙腾 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期160-164,共5页
文中研究了形函数线性扰动法、特征参数描述法、正交基函数法和CST方法这几种翼型参数化方法,对比了这几种翼型参数化方法用于对称翼型、弯度翼型和超临界翼型的拟合精度,拟合结果表明CST方法的拟合精度优于其他几种翼型参数化方法。建... 文中研究了形函数线性扰动法、特征参数描述法、正交基函数法和CST方法这几种翼型参数化方法,对比了这几种翼型参数化方法用于对称翼型、弯度翼型和超临界翼型的拟合精度,拟合结果表明CST方法的拟合精度优于其他几种翼型参数化方法。建立了这几种翼型参数化方法的气动分析模型,采用拉丁超方试验设计方法获取样本点,构造了这几种翼型参数化方法的气动Kriging代理模型,将遗传算法与Kriging代理模型结合进行翼型的优化设计,并用两个算例对这几种翼型参数化方法进行验证。 展开更多
关键词 正交基函数 cst方法 拟合精度 KRIGING模型 翼型优化设计
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气动外形优化中的分块类别形状函数法研究 被引量:6
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作者 刘传振 段焰辉 蔡晋生 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期137-143,共7页
介绍类别形状函数(CST)方法的三维实现,分析其数学性质,提出分块CST参数化方法,保留CST方法的特性,实现了分块曲面之间的光滑连接。在确保曲面描述精度的情况下,对于形状复杂度不同的曲面,分块CST方法可以有效地减少参数个数;对于类别... 介绍类别形状函数(CST)方法的三维实现,分析其数学性质,提出分块CST参数化方法,保留CST方法的特性,实现了分块曲面之间的光滑连接。在确保曲面描述精度的情况下,对于形状复杂度不同的曲面,分块CST方法可以有效地减少参数个数;对于类别形状性质不同的曲面,也可以实现曲面的整体参数化建模。基于分块CST参数化方法、遗传算法和气动力快速计算方法,对类乘波翼身组合飞行器进行了优化设计,优化后气动性能改善明显。设计结果表明分块CST方法设计变量少、表达复杂外形能力强,有效地扩展了CST方法的应用范围。 展开更多
关键词 分块曲面 类别形状函数法 类乘波翼身组合体 遗传算法 气动外形优化
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基于FCE方法的超声速机翼厚度分布优化 被引量:3
10
作者 关晓辉 李占科 宋笔锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期169-174,共6页
远场组元(Far-field Composite Element,FCE)激波阻力优化方法是基于类别形状函数变换(Class Shape Transformation,CST)参数化方法发展出的一种超声速飞行器气动外形优化方法。文章使用CST参数化方法对超声速客机的大后掠机翼进行外形... 远场组元(Far-field Composite Element,FCE)激波阻力优化方法是基于类别形状函数变换(Class Shape Transformation,CST)参数化方法发展出的一种超声速飞行器气动外形优化方法。文章使用CST参数化方法对超声速客机的大后掠机翼进行外形参数化,并以机翼容积和局部相对厚度为约束条件,使用FCE方法对其厚度分布进行以激波阻力最小为设计目标的快速优化。与原机翼相比,FCE优化方法使机翼激波阻力系数降低达61%,是超声速飞行器概念设计阶段降低激波阻力十分有用的优化方法。 展开更多
关键词 FCE cst 超声速飞行器 减阻 参数化 外形优化
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曲率连续的非轴对称短舱气动型面参数化设计方法研究 被引量:1
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作者 汪文杰 刘博维 +2 位作者 周莉 王占学 邓文剑 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1827-1838,共12页
为了进一步提高短舱内外流的气动性能,基于类别形状函数方法建立了曲率连续的非轴对称短舱气动型面参数化设计方法。为评价所建立的短舱气动型面设计方法的适用性,从曲率半径分布、关键工况下的流动特性和气动性能三个方面对使用所建立... 为了进一步提高短舱内外流的气动性能,基于类别形状函数方法建立了曲率连续的非轴对称短舱气动型面参数化设计方法。为评价所建立的短舱气动型面设计方法的适用性,从曲率半径分布、关键工况下的流动特性和气动性能三个方面对使用所建立的方法和基于圆锥曲线方法设计的超大涵道比短舱进行了对比研究。结果表明:与基于圆锥曲线方法设计的短舱相比,所建立的方法设计的短舱不存在轴向曲率半径波动。由于消除了曲率波动引起的短舱壁面附近局部过度加速形成的高速低压区,在马赫数为0.8的巡航条件下外罩壁面局部阻力降低了4.5%;在马赫数为0.82的飞行工况下,外罩壁面局部阻力降低了5.5%。进气道气动型面设计方法的改进,使得大攻角爬升条件下进气道总压恢复系数提高了0.41%,稳态周向总压畸变指数减小了8.82%。 展开更多
关键词 涡扇发动机 曲率连续 非轴对称短舱 参数化设计 类别形状函数
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