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多学科设计优化方法在水下无人航行器中应用 被引量:2
1
作者 张磊 胡震 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期144-152,共9页
为了提高水下无人航行器工作的可靠性和稳健性,本文采用多学科设计优化方法开展航行器的总体设计优化。首先开展水下航行器在总体设计阶段的学科设计,分析了各学科内部的模型和计算方法,明确了各学科输入、输出和耦合关系;开展了学科内... 为了提高水下无人航行器工作的可靠性和稳健性,本文采用多学科设计优化方法开展航行器的总体设计优化。首先开展水下航行器在总体设计阶段的学科设计,分析了各学科内部的模型和计算方法,明确了各学科输入、输出和耦合关系;开展了学科内参数建模,确立了总体设计的设计变量、系统参数和约束条件。然后以航行器质量最轻和机动性能最强为优化目标,获得设计变量计算最优解和优化设计主要输出结果值。设计变量优化计算值有效提高设计方案满足约束的能力,优化设计主要输出结果为水下无人航行器设计方案的选择提供了定量依据。 展开更多
关键词 自主式水下潜器 学科建模 总体设计 设计变量 设计约束 优化计算 多学科设计优化 协同优化算法
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基于OpenMDAO的BLISS-2000多学科设计优化:流程、策略与参数研究
2
作者 高裕浩 何腾武 赵敏 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期135-149,共15页
[目的]旨在基于OpenMDAO研究BLISS-2000多学科设计优化方法的近似模型、一致性约束、边界更新策略对其收敛性能与优化效率的影响。[方法]首先,给出BLISS-2000方法优化流程和边界更新策略;然后,基于OpenMDAO建立BLISS-2000方法模型,结合... [目的]旨在基于OpenMDAO研究BLISS-2000多学科设计优化方法的近似模型、一致性约束、边界更新策略对其收敛性能与优化效率的影响。[方法]首先,给出BLISS-2000方法优化流程和边界更新策略;然后,基于OpenMDAO建立BLISS-2000方法模型,结合数学算例和工程算例验证所建模型准确性;最后,研究近似模型准确度、一致性等式约束及约束松弛、边界更新策略对BLISS-2000方法收敛性能与优化效率的影响。[结果]结果表明,通过提高近似模型准确度、选取适当的约束松弛因子和边界更新因子,可显著提高BLISS-2000方法的收敛性能与优化效率,并得到基于约束松弛的BLISS-2000方法相关参数的建议取值。[结论]研究结果可对改进BLISS-2000方法及船舶与海洋工程装备概念设计阶段应用BLISS-2000方法提供参考。 展开更多
关键词 船舶设计 多目标优化 多学科设计优化 OpenMDAO BLISS-2000 近似模型 边界更新策略
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多学科设计优化算法比较及其在船舶和海洋平台设计上的应用 被引量:10
3
作者 姜哲 崔维成 《船舶力学》 EI 北大核心 2009年第1期150-160,共11页
多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,简称MDO)是一种通过充分探索和利用系统中的相互作用的协同机制来设计复杂系统工程和子系统的方法论。多学科设计优化算法是其核心部分,也是研究最活跃的领域。文中首先介绍了MD... 多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,简称MDO)是一种通过充分探索和利用系统中的相互作用的协同机制来设计复杂系统工程和子系统的方法论。多学科设计优化算法是其核心部分,也是研究最活跃的领域。文中首先介绍了MDO算法的定义、分类和发展,然后从算法的来源和目的、优化过程、优缺点、改进方法和应用情况等五个方面对四种基于分解技术的MDO算法进行了综述,进而对比了这四种算法的异同点。最后,针对船舶和海洋平台设计的具体特点,归纳了适合于船舶或海洋平台多学科设计优化的MDO算法所需要具备的特征,并建议使用基于近似模型的协同优化算法或BLISS 2000算法进行船舶和海洋平台的多学科设计优化。 展开更多
关键词 多学科设计优化 多学科设计优化算法 船舶和海洋平台设计 基于近似模型的协同优化算法 BLISS 2000算法
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多学科设计优化算法研究综述 被引量:3
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作者 杨磊 韦喜忠 +1 位作者 赵峰 李胜忠 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第2期1-5,47,共6页
随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势。为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简... 随着多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术的发展,它将成为优化设计的大趋势。为了能够更好地运用MDO来解决船舶设计优化问题,本文对近年来发展的MDO算法进行系统梳理和分类,对发展已较成熟的几种算法进行简要介绍,对新发展的几种特殊算法应用环境、性能特点进行重点介绍;最后,对MDO算法研究存在的不足和今后发展趋势提出了若干建议。 展开更多
关键词 多学科设计优化 多学科设计优化算法 算法分类
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多学科设计优化中常用代理模型的研究 被引量:156
5
作者 穆雪峰 姚卫星 +2 位作者 余雄庆 刘克龙 薛飞 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期608-612,共5页
代理模型是多学科设计优化的关键技术之一。本文系统介绍了多项式响应面模型,径向基函数模型和K rig ing模型等3种多学科设计优化中常用的代理模型。通过构造某机翼展向气动载荷分布的代理模型,对这3种模型的效果进行了评估,并对这些代... 代理模型是多学科设计优化的关键技术之一。本文系统介绍了多项式响应面模型,径向基函数模型和K rig ing模型等3种多学科设计优化中常用的代理模型。通过构造某机翼展向气动载荷分布的代理模型,对这3种模型的效果进行了评估,并对这些代理模型的构造方法、基本特性和适用范围进行了分析研究。 展开更多
关键词 多学科设计优化 代理模型 多项式响应面模型 径向基函数模型 KRIGING模型
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基于全参数化模型的白车身多学科设计优化 被引量:27
6
作者 史国宏 陈勇 +2 位作者 姜欣 江峰 杨雨泽 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期928-931,946,共5页
在某车型前期开发中,引入"分析驱动设计"的理念,建立了隐式全参数化白车身模型,并根据整车的空间布置,设定了车身架构关键参数的有效变化范围;通过试验设计建立近似模型,分析了白车身架构关键参数对刚度、模态和被动安全性的... 在某车型前期开发中,引入"分析驱动设计"的理念,建立了隐式全参数化白车身模型,并根据整车的空间布置,设定了车身架构关键参数的有效变化范围;通过试验设计建立近似模型,分析了白车身架构关键参数对刚度、模态和被动安全性的影响;最后进行整车优化,获得了满足刚度、模态和被动安全性能等多学科性能要求的前期白车身架构。 展开更多
关键词 白车身 隐式参数化模型 多学科设计优化 刚度 模态 被动安全性
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多级固体运载火箭分级多学科设计优化 被引量:11
7
作者 马树微 李静琳 +1 位作者 陈曦 陈万春 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期542-550,共9页
为了解决固体运载火箭总体优化过程中学科耦合性强、计算复杂、设计效率低等问题,建立了多级固体运载火箭的几何外形、质量、气动、推进、弹道/制导等学科模型,将多级运载火箭分成若干个子级火箭,并通过级间飞行状态连续性条件连接到一... 为了解决固体运载火箭总体优化过程中学科耦合性强、计算复杂、设计效率低等问题,建立了多级固体运载火箭的几何外形、质量、气动、推进、弹道/制导等学科模型,将多级运载火箭分成若干个子级火箭,并通过级间飞行状态连续性条件连接到一起,形成系统级和子系统级的框架。设计了并行方式和串行方式2种子系统的优化流程,以起飞总重最小为目标进行了多学科设计优化(MDO)。结果显示,这2种分级优化的方法与多学科可行(MDF)方法相比能减小优化过程中的迭代次数,得到更好的优化结果,从而验证了分级优化方法在多级固体运载火箭MDO的可行性与优越性。 展开更多
关键词 多级 固体运载火箭 多学科设计优化(MDO) 分级 并行 串行
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多学科设计优化方法在潜艇概念设计中的应用研究(英文) 被引量:13
8
作者 操安喜 赵敏 +1 位作者 刘蔚 崔维成 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第3期373-382,共10页
多学科设计优化方法(MDO)是从航空领域兴起的一种针对复杂工程优化设计的有效求解方法。该文针对潜艇设计的复杂性特点,探索MDO在潜艇概念设计中的应用。首先,文中建立了包括水动力、推进、重量、性能和成本共5个学科分析在内的数学模型... 多学科设计优化方法(MDO)是从航空领域兴起的一种针对复杂工程优化设计的有效求解方法。该文针对潜艇设计的复杂性特点,探索MDO在潜艇概念设计中的应用。首先,文中建立了包括水动力、推进、重量、性能和成本共5个学科分析在内的数学模型,然后采用MDO方法——协同优化方法(CO),对同时包含连续设计变量和离散设计变量的潜艇系统,进行了以最小化建造成本为目标的多学科设计优化,获得了优化结果。结果表明:相对于传统设计方法,分布式、并行的协同优化方法CO更适合潜艇系统的设计。 展开更多
关键词 多学科设计优化(MDO) 潜艇 概念设计 协同优化(CO)
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飞行器多学科设计优化软件系统 被引量:15
9
作者 王书河 何麟书 张玉珠 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期51-55,共5页
为解决飞行器总体设计的难点 ,介绍了可用于飞行器多学科设计优化的软件 .该软件利用“松耦合”方式 ,以SQLServer 2 0 0 0为数据库管理系统(DBMS) ,与各学科分析程序相结合 .阐述了该系统的功能和软件结构、软件流程、主要模块 .为解... 为解决飞行器总体设计的难点 ,介绍了可用于飞行器多学科设计优化的软件 .该软件利用“松耦合”方式 ,以SQLServer 2 0 0 0为数据库管理系统(DBMS) ,与各学科分析程序相结合 .阐述了该系统的功能和软件结构、软件流程、主要模块 .为解决关键技术 ,提出圆环图处理总体与各学科的关系 ,利用模糊理论进行非数值型变量的转化 ,提出无量纲化多目标法进行多目标综合处理 ,构建单一数据库进行数据管理 ,采用三个数据文件作为程序接口 .总结了软件的特点 . 展开更多
关键词 飞行器 数据管理 多学科设计优化 软件 非数值型变量
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基于多学科设计优化的共轨管设计优化 被引量:8
10
作者 裴海灵 周乃君 +1 位作者 杨南 胡钟林 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期234-239,共6页
基于多学科设计优化方法,以某型高压共轨柴油机匹配的共轨管容积最佳、压力波动最小、质量最小和进油口位置最佳为目标函数建立共轨管多学科设计优化体系,并在充分考虑各学科间耦合作用的基础上,采用模拟退火算法对多学科设计优化模型... 基于多学科设计优化方法,以某型高压共轨柴油机匹配的共轨管容积最佳、压力波动最小、质量最小和进油口位置最佳为目标函数建立共轨管多学科设计优化体系,并在充分考虑各学科间耦合作用的基础上,采用模拟退火算法对多学科设计优化模型进行优化求解。研究结果表明:共轨管的容积由原设计值21.991 cm3减少到21.756 cm3,减小了1.07%;总质量由1.250 kg减少到1.165 kg,减小了6.8%;压力波动幅度由6 MPa降低至5 MPa,降幅为16.7%;优化后共轨管的整体性能得到提高,能够满足高压共轨燃油喷射系统的要求。 展开更多
关键词 高压共轨 柴油机 共轨管 多学科设计优化
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面向飞行器多学科设计优化的主模型技术 被引量:8
11
作者 龚春林 谷良贤 袁建平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期914-918,981,共6页
针对飞行器多学科设计优化对系统级建模的要求,提出了一种融合各学科模型的主模型建模技术。采用结构—行为—功能三组元描述了多学科设计的概念模型,并指出MDO建模所要解决的耦合问题。在此基础上,定义了多学科主模型。结合MDO的理论模... 针对飞行器多学科设计优化对系统级建模的要求,提出了一种融合各学科模型的主模型建模技术。采用结构—行为—功能三组元描述了多学科设计的概念模型,并指出MDO建模所要解决的耦合问题。在此基础上,定义了多学科主模型。结合MDO的理论模型,建立了由系统结构模型、系统功能模型、学科结构视图和学科功能视图组成的主模型,采用三个转换模块在主模型内部解决多学科耦合问题。描述了基于CAD软件构建主模型的方法和步骤,并综合主模型、CAD、CAE、多学科优化、软件集成等技术,建立了多学科设计系统的构架。以高超声速飞行器为例,在CATIA环境中建立了包括:气动、发动机、弹道、结构、隐身、气动热/热保护系统等六个学科的主模型,初步验证了主模型技术在MDO问题中应用的可行性。 展开更多
关键词 飞行器 多学科设计优化 主模型 CAD 集成
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基于多目标多学科设计优化方法的再入弹道设计研究 被引量:6
12
作者 陈刚 康兴无 +2 位作者 闫桂荣 徐敏 陈士橹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1210-1215,共6页
为了研究多目标多学科弹道优化设计,提出了一种基于NSGA-II算法的并发多目标协作优化MDO方法MOPCO(Multi-Objective Pareto Collaboration Optimization,简称MOPCO)。利用系统优化器和学科级优化器的并发性来分解多目标MDO优化问题,解... 为了研究多目标多学科弹道优化设计,提出了一种基于NSGA-II算法的并发多目标协作优化MDO方法MOPCO(Multi-Objective Pareto Collaboration Optimization,简称MOPCO)。利用系统优化器和学科级优化器的并发性来分解多目标MDO优化问题,解决组织复杂性问题;利用自适应响应面技术来解决计算复杂性问题;利用NSGA-II算法来搜索Pareto前沿。标准算例测试表明该算法是可行的。最后将其用于静态/动态混合优化的多目标多学科再入弹道设计,获得了合理的Pareto前沿。 展开更多
关键词 多目标优化 多学科设计优化 再入弹道
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基于灵敏度分析的多学科设计优化解耦方法 被引量:12
13
作者 张静 李柏林 刘永均 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期563-567,共5页
为了解决多学科设计优化耦合复杂性的难题,通过灵敏度分析,研究了复杂系统的耦合因素.提出了耦合强度的概念,给出了耦合因素的隶属度函数和判定耦合因素耦合强弱的准则,在此基础上提出了一种多学科设计优化的解耦方法.最后,给出了1个六... 为了解决多学科设计优化耦合复杂性的难题,通过灵敏度分析,研究了复杂系统的耦合因素.提出了耦合强度的概念,给出了耦合因素的隶属度函数和判定耦合因素耦合强弱的准则,在此基础上提出了一种多学科设计优化的解耦方法.最后,给出了1个六杆机构多学科设计优化的实例,以验证解耦方法的有效性. 展开更多
关键词 多学科设计优化 灵敏度分析 解耦
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飞行器多学科设计优化理论的工程应用 被引量:10
14
作者 陈小前 姚雯 +1 位作者 魏月兴 赵勇 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1-8,共8页
目前,飞行器的多学科设计优化(MDO)方法研究已经成为国际上航天领域的一个研究热点,但在我国,与MDO基础理论研究的迅速发展相比,MDO的工程应用研究相对滞后,甚至导致部分飞行器设计人员对于MDO理论的实用性产生质疑。本文结合我们近十... 目前,飞行器的多学科设计优化(MDO)方法研究已经成为国际上航天领域的一个研究热点,但在我国,与MDO基础理论研究的迅速发展相比,MDO的工程应用研究相对滞后,甚至导致部分飞行器设计人员对于MDO理论的实用性产生质疑。本文结合我们近十多年来的研究工作,在分析MDO工程应用所面临困难的基础上,总结了MDO工程应用研究的关键技术,归纳了国际上MDO工程应用大致经历的三代研究概况,并以我们所完成的三个飞行器MDO实例来说明这三代研究各自的特点,最后对MDO工程应用研究的发展趋势进行了简要分析。 展开更多
关键词 飞行器 多学科设计优化 工程应用
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制动电阻器多学科设计优化 被引量:5
15
作者 谢常清 鄂加强 +2 位作者 彭雨 龚金科 赵延明 《铁道学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期119-124,共6页
为了确保机车、动车制动电阻器整体性能提高,以某型号特种内燃动车制动电阻器传热性能、经济性能、质量以及抗热冲击性能为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模... 为了确保机车、动车制动电阻器整体性能提高,以某型号特种内燃动车制动电阻器传热性能、经济性能、质量以及抗热冲击性能为目标函数建立多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行求解。多学科设计优化结果表明,该制动电阻器传热性能增加11.51%,设计成本下降7.05%,质量减少7.21%,抗热冲击性能增加15.50%,整体性能提高9.97%。优化前后特种内燃动车制动电阻器的安全温度对比实验表明,制动电阻片的安全温度由优化前的500℃提高到优化后的550℃。 展开更多
关键词 制动电阻器 热冲击 多学科设计优化 自适应混沌优化算法
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基于本征正交分解的离心压气机多学科设计优化 被引量:10
16
作者 张立章 尹泽勇 +2 位作者 米栋 钱正明 高勇强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期323-333,共11页
为探索离心压气机多学科设计优化策略,进一步提高优化效率,建立了基于本征正交分解(POD)技术的离心压气机优化系统。首先选择样本数据生成快照矩阵,进行本征正交分解后,提取了占支配性的少数几个基函数,并以POD系数作为新的设计变量,构... 为探索离心压气机多学科设计优化策略,进一步提高优化效率,建立了基于本征正交分解(POD)技术的离心压气机优化系统。首先选择样本数据生成快照矩阵,进行本征正交分解后,提取了占支配性的少数几个基函数,并以POD系数作为新的设计变量,构建了降阶的设计空间,从而大幅度减少了设计变量的个数。然后与离心压气机多学科优化流程相结合,建立了一种高效率的优化策略。为验证系统的可行性,以极大化等熵效率为目标,针对最大转速状态和巡航状态两个计算工况对压气机进行优化。结果表明:该优化策略在有效减少设计变量个数方面具有优势,从而使优化问题能够快速的收敛,优化后两个工况下的设计点等熵效率分别提高了3.5%和4%。 展开更多
关键词 本征正交分解 优化策略 离心压气机 多学科设计优化 设计空间 降阶模型
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使用多学科设计优化方法对鱼雷总体综合设计的建模思路研究 被引量:16
17
作者 卜广志 张宇文 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期163-168,共6页
多学科设计优化方法是一种新的针对复杂工程系统设计的求解方法 ,给出了多学科设计优化方法的参数表示 ,分析了鱼雷总体综合设计的学科划分和耦合参数 ,然后分别使用三种典型的多学科设计优化方法———多学科可行性法、单学科可行性法... 多学科设计优化方法是一种新的针对复杂工程系统设计的求解方法 ,给出了多学科设计优化方法的参数表示 ,分析了鱼雷总体综合设计的学科划分和耦合参数 ,然后分别使用三种典型的多学科设计优化方法———多学科可行性法、单学科可行性法和协调优化法对鱼雷总体综合设计进行建模思路研究 。 展开更多
关键词 鱼雷 综合设计 使用 建模 多学科设计优化 参数表示 协调优化 模型 耦合
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汽车设计的多学科设计优化方法 被引量:8
18
作者 吴宝贵 黄洪钟 原薇 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期420-423,共4页
汽车设计是一项复杂的系统工程.针对汽车设计涉及多个学科专业领域的特点,对照传统的常规优化设计方法,提出了应用多学科设计优化方法来设计汽车这一新思想,并对汽车多学科设计优化进行了比较详细的分析研究.
关键词 多学科设计优化 汽车设计 优化 系统工程 工程设计
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基于单循环方法的涡轮叶片可靠性及多学科设计优化 被引量:4
19
作者 贺谦 李元生 +2 位作者 敖良波 温志勋 岳珠峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期658-663,共6页
为了得到适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性的多学科设计优化方法,将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与并行子空间设计优化方法 (CSSO)相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法。在优化过程中使用Kriging近似... 为了得到适用于涡轮叶片复杂结构并同时考虑可靠性的多学科设计优化方法,将基于单循环方法的可靠性分析(SLBRA)与并行子空间设计优化方法 (CSSO)相结合,提出了一种基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法。在优化过程中使用Kriging近似模型并不断提高模型精度。该方法在计算最可能失效点(MPP)的过程中避免了优化迭代,提高了计算效率。以涡轮叶片的设计优化为例,对该方法进行了验证并与传统双循环方法进行了对比。结果表明,优化结果满足可靠性的要求,与双循环方法相比优化效率明显提高,证明了该方法在工程应用中的可行性和有效性。 展开更多
关键词 多学科设计优化 并行子空间优化方法 单循环方法 可靠性分析 Kriging近似模型 涡轮叶片
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飞行器多学科设计优化概述 被引量:26
20
作者 王书河 何麟书 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期697-701,共5页
针对飞行器多学科设计优化进行了概述。提出多学科设计优化的综合性定义,介绍了国内外发展现状。指明多学科设计优化的组成要素和存在学科耦合、计算耗时两个难点,并认为其关键问题是离散设计变量和非数值型综合设计变量处理、工程综合... 针对飞行器多学科设计优化进行了概述。提出多学科设计优化的综合性定义,介绍了国内外发展现状。指明多学科设计优化的组成要素和存在学科耦合、计算耗时两个难点,并认为其关键问题是离散设计变量和非数值型综合设计变量处理、工程综合评估、数据流管理等。阐述了可用于多学科设计优化的各种方法及其优缺点。并提出了多学科设计优化的研究重点。 展开更多
关键词 飞行器 多学科设计优化 离散设计变量 非数值型综合设计变量 数据流管理
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