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Multidisciplinary design optimization of a dual-spin guided vehicle
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作者 Jalal Karimi Mohammad Reza Rajabi +1 位作者 Seyed Hossein Sadati Seyed Mahid Hosseini 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期133-148,共16页
In this research,a Multidisciplinary Design Optimization approach is proposed for the dual-spin guided flying projectile design considering external and internal parts of the body as design variables.In this way,a par... In this research,a Multidisciplinary Design Optimization approach is proposed for the dual-spin guided flying projectile design considering external and internal parts of the body as design variables.In this way,a parametric formulation is developed.All related disciplines,including structure,aerodynamics,guidance,and control are considered.Minimum total mass,maximum aerodynamic control effectiveness,minimum miss distance,maximum yield stress in all subsystems,controllability and gyroscopic stability constraints are some of objectives/constraints taken into account.The problem is formulated in All-At-Ones Multidisciplinary Design Optimization approach structure and solved by Simulated Annealing and minimax algorithms.The optimal configurations are evaluated in various aspects.The resulted optimal configurations have met all design objectives and constraints. 展开更多
关键词 Flying projectile optimal design All-at-ones multidisciplinary optimization Structure discipline Guidance and control discipline aerodynamic discipline
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Optimal design of the aerodynamic parameters for a supersonic two-dimensional guided artillery projectile 被引量:9
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作者 Ke Liang Zheng Huang Jing-min Zhang 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期206-211,共6页
An optimization method is introduced to design the aerodynamic parameters of a dual-spin twodimensional guided projectile with the canards for trajectory correction. The nose guidance component contains two pairs of c... An optimization method is introduced to design the aerodynamic parameters of a dual-spin twodimensional guided projectile with the canards for trajectory correction. The nose guidance component contains two pairs of canards which can provide lift and despin with the projectile for stability. The optimal design algorithm is developed to decide the profiles both of the steering and spinning canards,and their deflection angles are also simulated to meet the needs of trajectory correction capabilities.Finally, the aerodynamic efficiency of the specific canards is discussed according to the CFD simulations.Results that obtained here can be further applied to the exterior ballistics design. 展开更多
关键词 参数优化设计 制导炮弹 气动参数 二维 超声速 CFD模拟 弹道修正 修正能力
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Multi-objective reentry trajectory optimization method via GVD for hypersonic vehicles 被引量:1
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作者 Chaofang Hu Yue Xin Hao Feng 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2017年第4期732-744,共13页
In the constrained reentry trajectory design of hypersonic vehicles, multiple objectives with priorities bring about more difficulties to find the optimal solution. Therefore, a multi-objective reentry trajectory opti... In the constrained reentry trajectory design of hypersonic vehicles, multiple objectives with priorities bring about more difficulties to find the optimal solution. Therefore, a multi-objective reentry trajectory optimization (MORTO) approach via generalized varying domain (GVD) is proposed. Using the direct collocation approach, the trajectory optimization problem involving multiple objectives is discretized into a nonlinear multi-objective programming with priorities. In terms of fuzzy sets, the objectives are fuzzified into three types of fuzzy goals, and their constant tolerances are substituted by the varying domains. According to the principle that the objective with higher priority has higher satisfactory degree, the priority requirement is modeled as the order constraints of the varying domains. The corresponding two-side, single-side, and hybrid-side varying domain models are formulated for three fuzzy relations respectively. By regulating the parameter, the optimal reentry trajectory satisfying priorities can be achieved. Moreover, the performance about the parameter is analyzed, and the algorithm to find its specific value for maximum priority difference is proposed. The simulations demonstrate the effectiveness of the proposed method for hypersonic vehicles, and the comparisons with the traditional methods and sensitivity analysis are presented. 展开更多
关键词 hypersonic vehicle reentry trajectory design multi-objective optimization generalized varying domain direct collocation method
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A New Integrated Design Method Based on Fuzzy Matter-Element Optimization 被引量:5
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作者 ZHAO Yan-wei 1, ZHANG Guo-xian 2 (1. College of Mechanical Engineering, Zhejiang University o f Technology, Hangzhou 310014, China 2. College of Mechanical & Electronic al Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期136-,共1页
This paper puts forward a new integrated design met ho d based on fuzzy matter-element optimization.On the based of analyzing the mod el of multi-objective fuzzy matter-element , the paper defines the m atter-element ... This paper puts forward a new integrated design met ho d based on fuzzy matter-element optimization.On the based of analyzing the mod el of multi-objective fuzzy matter-element , the paper defines the m atter-element weightily and changes solving multi-objective fuzzy optimization into solving dependent function K(x) of the single-objective optimization according to the optimization criterion. The paper particularly describes the realization approach of GA process of multi -objective fuzzy matter-element optimization: encode, produce initial populati on, confirm fitness function, select operator, etc. In the process, the adaptive macro genetic algorithms (AMGA) is applied to enhancing the evolution speed. Th e paper improves the two genetic operators: crossover and mutation operator. The modified adaptive macro genetic algorithms (MAMGA) is put forward simultane ously. It is adopted to solve the optimization problem. Three optimization methods, namely fuzzy matter-element optimization method, li nearity weighted method and fuzzy optimization method, are compared by using the table and figure, it shows that not only MAMGA is a little better than the AMGA , but also it reaches the extent to which the effective iteration generation is 62.2% of simple genetic algorithms (SGA). By the calculation of optimum exam ple, the improved method of genetic in the paper is much better than the method in reference of paper. 展开更多
关键词 multi-objective optimization fuzzy matter-elem ent genetic algorithms scheme design
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Robust optimization design on impeller of mixed-flow pump 被引量:1
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作者 ZHAO Binjuan LIAO Wenyan +3 位作者 XIE Yuntong HAN Luyao FU Yanxia HUANG Zhongfu 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期671-677,共7页
To increase the robustness of the optimization solutions of the mixed-flow pump,the impeller was firstly indirectly parameterized based on the 2D blade design theory.Secondly,the robustness of the optimization solutio... To increase the robustness of the optimization solutions of the mixed-flow pump,the impeller was firstly indirectly parameterized based on the 2D blade design theory.Secondly,the robustness of the optimization solution was mathematically defined,and then calculated by Monte Carlo sampling method.Thirdly,the optimization on the mixed-flow pump′s impeller was decomposed into the optimal and robust sub-optimization problems,to maximize the pump head and efficiency and minimize the fluctuation degree of them under varying working conditions at the same time.Fourthly,using response surface model,a surrogate model was established between the optimization objectives and control variables of the shape of the impeller.Finally,based on a multi-objective genetic optimization algorithm,a two-loop iterative optimization process was designed to find the optimal solution with good robustness.Comparing the original and optimized pump,it is found that the internal flow field of the optimized pump has been improved under various operating conditions,the hydraulic performance has been improved consequently,and the range of high efficient zone has also been widened.Besides,with the changing of working conditions,the change trend of the hydraulic performance of the optimized pump becomes gentler,the flow field distribution is more uniform,and the influence degree of the varia-tion of working conditions decreases,and the operating stability of the pump is improved.It is concluded that the robust optimization method proposed in this paper is a reasonable way to optimize the mixed-flow pump,and provides references for optimization problems of other fluid machinery. 展开更多
关键词 mixed-flow pump multi-objective genetic optimization robust optimization response surface method 2D blade design theory
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Optimal design of dynamic and control performance for planar manipulator 被引量:6
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作者 YOU Wei KONG Min-xiu +1 位作者 SUN Li-ning DU Zhi-jiang 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第1期108-116,共9页
A design and optimization approach of dynamic and control performance for a two-DOF planar manipulator was proposed.After the kinematic and dynamic analysis,several advantages of the mechanism were illustrated,which m... A design and optimization approach of dynamic and control performance for a two-DOF planar manipulator was proposed.After the kinematic and dynamic analysis,several advantages of the mechanism were illustrated,which made it possible to obtain good dynamic and control performances just through mechanism optimization.Based on the idea of design for control(DFC),a novel kind of multi-objective optimization model was proposed.There were three optimization objectives:the index of inertia,the index describing the dynamic coupling effects and the global condition number.Other indexes to characterize the designing requirements such as the velocity of end-effector,the workspace size,and the first mode natural frequency were regarded as the constraints.The cross-section area and length of the linkages were chosen as the design variables.NSGA-II algorithm was introduced to solve this complex multi-objective optimization problem.Additional criteria from engineering experience were incorporated into the selecting of final parameters among the obtained Pareto solution sets.Finally,experiments were performed to validate the linear dynamic structure and control performances of the optimized mechanisms.A new expression for measuring the dynamic coupling degree with clear physical meaning was proposed.The results show that the optimized mechanism has an approximate decoupled dynamics structure,and each active joint can be regarded as a linear SISO system.The control performances of the linear and nonlinear controllers were also compared.It can be concluded that the optimized mechanism can achieve good control performance only using a linear controller. 展开更多
关键词 mechanism optimization dynamic optimization design for control multi-objective optimization
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Design methodology of a mini-missile considering flight performance and guidance precision 被引量:1
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作者 ZHANG Licong GONG Chunlin +1 位作者 SU Hua ANDREA Da Ronch 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2024年第1期195-210,共16页
The design of mini-missiles(MMs)presents several novel challenges.The stringent mission requirement to reach a target with a certain precision imposes a high guidance precision.The miniaturization of the size of MMs m... The design of mini-missiles(MMs)presents several novel challenges.The stringent mission requirement to reach a target with a certain precision imposes a high guidance precision.The miniaturization of the size of MMs makes the design of the guidance,navigation,and control(GNC)have a larger-thanbefore impact on the main-body design(shape,motor,and layout design)and its design objective,i.e.,flight performance.Pursuing a trade-off between flight performance and guidance precision,all the relevant interactions have to be accounted for in the design of the main body and the GNC system.Herein,a multi-objective and multidisciplinary design optimization(MDO)is proposed.Disciplines pertinent to motor,aerodynamics,layout,trajectory,flight dynamics,control,and guidance are included in the proposed MDO framework.The optimization problem seeks to maximize the range and minimize the guidance error.The problem is solved by using the nondominated sorting genetic algorithm II.An optimum design that balances a longer range with a smaller guidance error is obtained.Finally,lessons learned about the design of the MM and insights into the trade-off between flight performance and guidance precision are given by comparing the optimum design to a design provided by the traditional approach. 展开更多
关键词 mini-missiles(MMs) GUIDANCE NAVIGATION and control(GNC)system multi-objective optimization multidisciplinary design optimization(MDO) flight performance guidance precision
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面向宽速域变体飞行的高超声速飞行器构型设计优化
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作者 龙腾 张尧 +2 位作者 史人赫 叶年辉 张宝收 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期414-425,共12页
传统固定构型乘波体飞行器难以在宽速域飞行剖面保持最佳性能。为此,开展了变体高超声速乘波体飞行器构型设计优化技术的研究,构建了变体飞行器构型设计优化框架。提出了考虑边缘变形的变体乘波体构型类函数/形函数变换(CST)参数化方法... 传统固定构型乘波体飞行器难以在宽速域飞行剖面保持最佳性能。为此,开展了变体高超声速乘波体飞行器构型设计优化技术的研究,构建了变体飞行器构型设计优化框架。提出了考虑边缘变形的变体乘波体构型类函数/形函数变换(CST)参数化方法;根据兼顾气动力、热、射程的变体收益评估模型,采用基于Kriging代理模型的约束差分进化算法求解多个工况下的最优构型。对比基准固定构型,以最优构型变体飞行能够显著改善飞行器宽速域飞行性能,升阻比平均提升4.82%,再入弹道增程4.13%,验证了变体构型优化技术的有效性,其对高超声速变体飞行器设计、研制具有参考价值。 展开更多
关键词 宽速域变体飞行器 乘波体 气动力热 气动优化设计
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增压器涡轮非设计工况多目标气动优化
9
作者 刘正先 高浩 +2 位作者 李孝检 程江华 郭磊宏 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第1期134-143,共10页
为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损... 为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损失涡轮设计工况气动性能的前提下,实现了非设计工况等熵效率和比功率的提升。优化后涡轮在大膨胀比工况点等熵效率提高2.03%、比功率提升2.78%。引入熵产率理论并结合涡轮流场分析,得出气动性能提升的机理:转子入口攻角减小、尾缘附近流动均匀性提升,入口及尾缘附近流动分离改善、高熵产率区域减小,气动损失降低;转子出口相对马赫数降低,余速损失减小,等熵效率提升;叶片吸力面载荷降低,前缘负载荷问题改善,转子整体扭矩增大,涡轮比功率提高。文章为增压器涡轮非设计工况气动优化及流动新机理解析提供了有益参考。 展开更多
关键词 增压器涡轮 纯径向造型 非设计工况 多目标气动优化 熵产率分析
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旋翼翼型气动设计与评估软件HRADesign 被引量:4
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作者 孙俊峰 卢风顺 +3 位作者 黄勇 江雄 牟斌 许勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期59-68,共10页
HRADesign系统作为通用旋翼翼型气动设计和评估系统,研制目的主要是为工业设计环境提供通用、高效、鲁棒的优化设计架构,应用于各类旋翼翼型族的设计,提高旋翼翼型设计的效率和精度,以满足先进直升机对高性能旋翼翼型的迫切需求。旋翼... HRADesign系统作为通用旋翼翼型气动设计和评估系统,研制目的主要是为工业设计环境提供通用、高效、鲁棒的优化设计架构,应用于各类旋翼翼型族的设计,提高旋翼翼型设计的效率和精度,以满足先进直升机对高性能旋翼翼型的迫切需求。旋翼翼型设计技术是直升机旋翼设计的核心技术,旋翼翼型的优化设计具有多点、多目标、强约束的特点。HRADesign系统针对旋翼翼型设计的特点,发展了多目标进化算法、PCA多目标降维技术、Kriging代理模型、基于CST方法的翼型参数化技术以及高精度CFD等优化设计技术,构建了基于进化算法的多目标优化流程。通过详细介绍平台的系统架构、主要的功能模块以及多目标优化流程,展现了系统架构设计的灵活性和功能模块的完备性。通过ADODG基准测试算例、某厚度旋翼翼型常规多目标优化算例和考虑多目标降维的优化算例进行了系统功能验证,优化结果表明,在满足约束的条件下,优化后的旋翼翼型和基准翼型相比,综合性能都有明显改善,验证了优化设计系统的有效性、可靠性。 展开更多
关键词 旋翼翼型 翼型设计 CST方法 气动设计 系统架构 多目标优化
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基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化设计
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作者 赵荣泽 王博 +2 位作者 曹德松 胡东根 招启军 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期67-77,I0002,共12页
共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准... 共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准确地评估两桨间气动干扰、高速条件下空气压缩性和复杂桨叶外形对高速共轴对转螺旋桨气动特性的影响,采用基于RANS方程的多重参考坐标系方法评估其气动性能;构建Kriging代理模型以描述样本点输入与响应之间的关系,并使用组合加点准则提高寻优效率;结合气动和结构特性,分别对前、后桨的弦长、扭转和前/后掠分布进行参数化。在考虑整流罩和旋转轴影响的情况下,得出的优化方案综合气动效率达到0.8413,相较于初步方案提升约1.53%;优化方案的前、后桨载荷分别约在0.75R和0.7R处达到峰值。本文最终得到的优化设计方案,揭示了高效率的高速共轴对转螺旋桨桨叶的外形特征。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 气动优化设计 代理优化 加点准则 多重参考坐标系
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仿生前缘结构对翼型气动和降噪性能影响研究
12
作者 刘荣彬 侯容 +2 位作者 蒋首民 董岳 栾亨宣 《液压与气动》 北大核心 2025年第8期56-64,共9页
采用仿生前缘结构设计翼型,可有效改善其气动性能和降噪效果。以NACA0012翼型为标准翼型,构建了五种不同振幅与波长组合的波状前缘仿生翼型。运用SST k-ω湍流模型和大涡模拟方法,对翼型气动性能和流场噪声进行模拟分析。结果表明,增大... 采用仿生前缘结构设计翼型,可有效改善其气动性能和降噪效果。以NACA0012翼型为标准翼型,构建了五种不同振幅与波长组合的波状前缘仿生翼型。运用SST k-ω湍流模型和大涡模拟方法,对翼型气动性能和流场噪声进行模拟分析。结果表明,增大波长在优化气动性能中效果显著,仿生翼型升阻比最多可提高21.8%;提高振幅强化了前缘流场调控作用,使前缘压力分布更为均匀,延缓了流动分离。仿生结构降低了最大升阻比对应攻角,改善了大攻角下翼型气动性能。仿生翼型在中高频段表现出良好降噪效果,在小攻角条件下,减弱了单音噪声和宽频噪声。声压级在所研究攻角内均优于标准翼型,且在攻角3°时降噪效果最佳,降幅达14 dB。 展开更多
关键词 仿生前缘 数值模拟 气动性能 优化设计 降噪
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速度600 km/h高速磁悬浮车辆系统耦合特性与集成技术研究
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作者 付善强 吴冬华 +2 位作者 梁鑫 杜俊涛 张修璐 《铁道学报》 北大核心 2025年第7期1-8,共8页
高速磁悬浮车辆系统是复杂的电磁-机电-车轨-流固耦合系统,速度600 km/h高速磁悬浮车辆系统研发中面临复杂运行条件的技术挑战。基于大系统工程思想,以安全、可靠、舒适和环保为需求,围绕高速磁悬浮车辆动力学、空气动力学、噪声控制和... 高速磁悬浮车辆系统是复杂的电磁-机电-车轨-流固耦合系统,速度600 km/h高速磁悬浮车辆系统研发中面临复杂运行条件的技术挑战。基于大系统工程思想,以安全、可靠、舒适和环保为需求,围绕高速磁悬浮车辆动力学、空气动力学、噪声控制和电磁兼容等关键技术,开展耦合匹配设计与集成优化悬浮导向控制、悬挂刚度-阻尼匹配设计和车体外形设计优化气动性能。结果表明:通过耦合模型仿真及试验测试电磁力提升14%,车辆横向振动加速度降低75%,气动阻力、升力和交会压力波分别降低17%、21%、3.5%;噪声采用分频段噪声控制策略与全新车厢设计,车内噪声降至轮轨动车组400 km/h水平,车外噪声通过声屏障降噪5~12 dB(A)。电磁兼容正向设计,客室磁场辐射符合国标,对外辐射强度低于国际同类系统。速度600 km/h磁浮应进一步聚焦高速铁路共性技术应用,围绕悬浮导向系统的动态稳定性与耦合振动抑制及高速磁悬浮达速试验及综合评估,持续提升高速磁悬浮系统性能,构建科学合理的试验与评估体系。 展开更多
关键词 高速磁悬浮 系统匹配设计 动力学优化 气动降噪 电磁兼容
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高速S-CO_(2)向心透平几何参数优化及变工况特性分析 被引量:3
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作者 孙玉伟 陈晨 +2 位作者 秦天阳 袁成清 赵庆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2319-2329,I0020,共12页
透平是热力循环中实现热功转换的核心设备,优化透平几何参数以改善气动性能,是提升系统热效率的关键。该文以面向某船舶主机烟气余热利用的超临界二氧化碳布雷顿循环透平设计参数为基础,给出向心透平主要几何参数,采用耦合CO_(2)真实物... 透平是热力循环中实现热功转换的核心设备,优化透平几何参数以改善气动性能,是提升系统热效率的关键。该文以面向某船舶主机烟气余热利用的超临界二氧化碳布雷顿循环透平设计参数为基础,给出向心透平主要几何参数,采用耦合CO_(2)真实物性参数的CFX仿真方法,分析几何参数动、静叶包角以及叶轮出口几何角对透平性能的影响规律并进行参数优化,进一步研究非设计工况下的透平运行特性。结果表明:增大静叶包角会使动叶前缘出现扰动涡流并减少余速损失,增大叶轮出口几何角,动叶包角对透平效率的影响规律不变,但效率峰值点会沿动叶包角减小的方向移动;动、静叶包角和叶轮出口几何角分别为49°、21.5°、25°时透平设计点总-静等熵效率高达87.99%,相比优化前,提高0.54个百分点;透平偏离设计点±20%工况下等熵效率大于80%。结果可为超临界二氧化碳高速向心透平设计提供一定参考。 展开更多
关键词 S-CO_(2)向心透平 CFX仿真 气动性能 几何参数优化 变工况
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高速飞行器气动控制耦合优化设计方法研究
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作者 董超 潘鑫 +1 位作者 姜璐璐 陈刚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期196-204,共9页
针对传统串行设计过程由于空气动力学和控制系统数学模型复杂、无法综合考虑气动和控制的多目标优化的问题,提出了一种面向高速飞行器气动控制耦合优化设计方法。基于气动单学科代理优化(SBO)算法,将飞行器主动控制技术(ACT)的思想与多... 针对传统串行设计过程由于空气动力学和控制系统数学模型复杂、无法综合考虑气动和控制的多目标优化的问题,提出了一种面向高速飞行器气动控制耦合优化设计方法。基于气动单学科代理优化(SBO)算法,将飞行器主动控制技术(ACT)的思想与多学科优化方法(MDO)相结合,构建了高速飞行器气动控制耦合多目标优化流程架构。在2马赫来流条件下,对带有控制舵的双锥体外形开展了气动耦合优化设计研究,以提升飞行器的气动性能和控制能力为优化目标。结果表明:经过气动控制耦合优化后的最优模型在超声速环境下,升力系数和升阻比分别提升了0.401%、2.999%,同时超调量与控制增益分别降低了2.769%、0.655%,气动性能和控制能力得到提升,验证了耦合策略的可行性;气动控制耦合优化的最优模型不仅使飞行器在超声速工作环境下性能更卓越,还有助于降低后续控制系统的设计难度,提高飞行器设计效率。所提气动控制耦合优化设计方法为高速飞行器的先进设计提供了必要的技术支撑。 展开更多
关键词 高速飞行器 气动控制耦合 多学科优化 外形设计
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无参数自适应罚函数的高效代理模型优化设计方法
16
作者 张伟 高正红 +1 位作者 王超 夏露 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1262-1272,共11页
在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题... 在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题,罚函数法更加有效,但惩罚因子的设置对于罚函数方法影响很大,不合适的惩罚因子反而会损害优化效率,分析了优化过程中罚函数方法对惩罚因子的要求,提出了一种无参数自适应罚函数的代理模优化设计方法,引入基于样本分析的惩罚项,结合归一化目标值和约束值,在优化过程中动态调整惩罚因子,使优化能够尽可能地聚焦于可行域内,迅速收敛到最优解,实现样本的高效配置。通过带约束的函数算例和翼型优化算例证实,所提方法可以大幅提高飞行器气动外形优化设计效率。 展开更多
关键词 优化设计 代理模型 参考点 气动设计 自适应罚函数
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改变车身造型的气动阻力与分轴升力多目标优化
17
作者 王刚 侯小帅 +1 位作者 查银龙 姜元捷 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2024年第4期1-7,共7页
针对汽车分轴升力与阻力无法综合改善的问题,提出一种造型优化方案。以某SUV为研究对象,建立SUV流场仿真模型并分析外流场气动特性,确定车身需要优化的部位,通过风洞试验验证流场仿真结果的准确性。采用均匀拉丁超立方对造型取样并进行... 针对汽车分轴升力与阻力无法综合改善的问题,提出一种造型优化方案。以某SUV为研究对象,建立SUV流场仿真模型并分析外流场气动特性,确定车身需要优化的部位,通过风洞试验验证流场仿真结果的准确性。采用均匀拉丁超立方对造型取样并进行外流场数值仿真计算,通过克里金法建立造型参数与气动系数的对应关系,使用遗传算法生成Pareto前沿解。最终提出3种优化方案综合改善阻力系数和前后轴升力系数,分别使前轴升力系数达到最负值,阻力系数降低2.7%。 展开更多
关键词 多目标优化 遗传算法 气动阻力 气动升力
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飞行器气动稳健优化设计方法研究进展 被引量:2
18
作者 赵欢 王摄昆 +1 位作者 高正红 黄江涛 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期37-69,I0001,36,共35页
随着对现代飞行器性能需求的不断提高,面向工程应用的先进气动外形设计方法要求能兼顾多学科高性能和稳健性,以突破传统设计方法设计的外形稳健性差、难以实现工程应用的难题。针对这一问题,飞行器气动稳健优化设计方法脱颖而出并取得... 随着对现代飞行器性能需求的不断提高,面向工程应用的先进气动外形设计方法要求能兼顾多学科高性能和稳健性,以突破传统设计方法设计的外形稳健性差、难以实现工程应用的难题。针对这一问题,飞行器气动稳健优化设计方法脱颖而出并取得了快速发展,多种高效实用的不确定量化和稳健优化方法被相继提出,成为了满足工程型号气动外形设计要求最有力的手段之一。本文以建立工程实用的高效气动稳健优化设计方法为需求,综述了飞行器气动稳健优化设计相关理论和方法的最新研究进展。首先,系统介绍了飞行器气动稳健优化设计方法的研究现状和最新进展,对不确定建模、不确定量化和稳健优化等关键技术的发展现状进行了详细介绍和讨论;然后,结合当前最受关注的工程应用问题,陈述和讨论了气动稳健优化设计方法在跨声速翼型/机翼、自然层流外形、叶栅/旋翼外形3类典型复杂气动设计问题中的应用效果和进展,同时结合多学科分析与优化设计需要,调研了气动/隐身/声爆/结构多学科稳健优化设计在工程设计问题中的最新进展和发展方向;最后,结合文献综述,讨论了飞行器气动稳健优化设计理论和方法在发展和应用上面临的难题和挑战,并展望了未来研究方向。 展开更多
关键词 气动稳健优化设计 不确定建模 不确定量化 多学科稳健优化 稳健气动外形
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采用样条曲面非轴对称端壁成型的高压涡轮动叶气动优化 被引量:1
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作者 王杰 王政 +3 位作者 欧阳玉清 陶志 宋立明 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-48,共11页
为了提升高负荷涡轮级的气动效率,发展了基于样条曲面的非轴对称端壁造型方法。以该参数化造型方法为基础,结合高效智能优化算法和经过校核的数值仿真方法,建立了涡轮非轴对称端壁设计优化平台,并以某小展弦比高压涡轮级为研究对象,以... 为了提升高负荷涡轮级的气动效率,发展了基于样条曲面的非轴对称端壁造型方法。以该参数化造型方法为基础,结合高效智能优化算法和经过校核的数值仿真方法,建立了涡轮非轴对称端壁设计优化平台,并以某小展弦比高压涡轮级为研究对象,以效率为优化目标,以流量为约束条件,在级环境和发动机工况下开展了非轴对称端壁优化设计。结果表明:优化设计后的涡轮动叶相对于参考设计,涡轮级的总总效率提升0.26%;非轴对称端壁造型改变了动叶下端壁附近的压力分布,动叶吸力面侧压力系数相对于参考设计显著提升,这降低了动叶叶片通道内的横向压力梯度,抑制了通道中的二次流动;非轴对称端壁造型改变了叶片通道中的涡系结构,相对于参考设计,非轴对称端壁造型使得马蹄涡压力面分支在叶片通道内部沿着叶片压力面迁移,在靠近通道出口的位置才汇入通道涡,这削弱了通道涡的强度,进而降低了气动损失,提高了涡轮级效率。 展开更多
关键词 高压涡轮 非轴对称端壁 气动性能 优化设计
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可变弯度翼身融合布局气动特性分析与设计 被引量:2
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作者 王雨桐 蓝庆生 +2 位作者 周铸 杨体浩 宋超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1292-1307,共16页
变弯度机翼在提高常规布局客机气动特性方面有较大的潜力,但也会引起全机俯仰力矩变化,考虑翼身融合布局飞行器力臂短、配平阻力较大的特点,研究变弯度技术在翼身融合布局飞行器上的减阻收益与配平惩罚。从工程实际出发,采用基于舵面偏... 变弯度机翼在提高常规布局客机气动特性方面有较大的潜力,但也会引起全机俯仰力矩变化,考虑翼身融合布局飞行器力臂短、配平阻力较大的特点,研究变弯度技术在翼身融合布局飞行器上的减阻收益与配平惩罚。从工程实际出发,采用基于舵面偏转的方式实现后缘变弯度并对比分析不同展向位置处舵面的配平能力;然后利用全局优化方法开展变弯度气动减阻优化设计;最后对变弯度设计空间进行探索。结果表明:随着升力系数的改变,产生配平阻力最小的舵面位置也会发生变化。当不考虑俯仰力矩配平约束时,采用变弯度技术至多可以获得4.62%的减阻收益;在考虑俯仰力矩配平约束后,相比于采用中央体后缘舵面配平,采用变弯度技术至少能够减小2.4×10^(-4)的配平损失。不同升力系数下,变弯度的舵面偏转组合方式存在明显差异,小升力系数下,多个舵面负偏的变弯度组合有利于减阻并增加抬头力矩;而大升力系数下则是通过多个舵面正偏的组合实现减阻,但会导致低头力矩增加。基于多舵面组合偏转的变弯度减阻收益与力矩惩罚评估,能为工程上设计可变弯度翼身融合布局飞行器提供参考。 展开更多
关键词 翼身融合 后缘变弯度 气动特性 优化设计 代理模型
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