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翼型多目标气动优化设计方法 被引量:20
1
作者 王一伟 钟星立 杜特专 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期98-102,共5页
将数值优化软件modeFRONTIER同计算流体力学(CFD)软件相结合,对NACA0012翼型的气动性能进行优化。计算采用N-S方程作为主控方程以计算翼型气动性能,分别采用多目标遗传算法(MOGA)和多目标模拟退火算法(MOSA)作为翼型的气动性能优化算法... 将数值优化软件modeFRONTIER同计算流体力学(CFD)软件相结合,对NACA0012翼型的气动性能进行优化。计算采用N-S方程作为主控方程以计算翼型气动性能,分别采用多目标遗传算法(MOGA)和多目标模拟退火算法(MOSA)作为翼型的气动性能优化算法。计算结果表明,优化后的翼型相对于优化前的翼型的气动性能有很大提高(升阻比增幅可达182%)。 展开更多
关键词 气动优化设计 多目标 N-S方程 遗传算法 模拟退火算法
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微型飞行器螺旋桨的气动优化设计 被引量:12
2
作者 罗东明 周军 昂海松 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期322-325,共4页
提出了一种用于微型飞行器螺旋桨的气动优化设计方法。该方法分为两部分 :基于有限片桨叶涡流理论的气动性能计算和采用遗传优化算法的优化设计。在优化过程中 ,用贝塞尔样条描述桨叶的宽度和安装角沿半径的分布 ,考虑了桨叶不同剖面处... 提出了一种用于微型飞行器螺旋桨的气动优化设计方法。该方法分为两部分 :基于有限片桨叶涡流理论的气动性能计算和采用遗传优化算法的优化设计。在优化过程中 ,用贝塞尔样条描述桨叶的宽度和安装角沿半径的分布 ,考虑了桨叶不同剖面处雷诺数的变化 ,以螺旋桨的推进效率作为目标函数得到了桨叶沿半径的宽度、安装角的最佳分布。设计结果表明 ,该方法能够得到工程上实用的设计结果。最后 ,根据该方法制作了用于螺旋桨气动设计和性能计算的软件 ,该软件能方便数据输入 ,直观显示设计结果。 展开更多
关键词 微型飞行器 螺旋桨 气动优化设计 遗传算法 拉力系数 诱导速度
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一种代理遗传算法及其在气动优化设计中的应用 被引量:11
3
作者 苏伟 高正红 夏露 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期303-307,共5页
遗传算法具有良好的鲁棒性和全局优化等优点,但是需要进行大量目标特性的计算,因此计算量很大。针对这一问题,利用代理模型计算量小的优点,将代理模型引入到遗传算法中,建立了一种高效的代理遗传算法。在该算法中,以遗传算法为整体框架... 遗传算法具有良好的鲁棒性和全局优化等优点,但是需要进行大量目标特性的计算,因此计算量很大。针对这一问题,利用代理模型计算量小的优点,将代理模型引入到遗传算法中,建立了一种高效的代理遗传算法。在该算法中,以遗传算法为整体框架,在优化搜索中部分使用代理模型进行目标特性分析,大大减少了计算量。为防止代理模型不精确带来的影响,在优化过程中通过引入EI方法,较好地解决了算法中校正个体的选择问题。为了验证方法的有效性,使用该算法进行了翼型的气动外形优化设计,升阻比提高了40%。与基本遗传算法相比,该算法的优化结果与之相当,但计算时间减少了约75%。结果表明该算法对遗传算法的改进是有效的,适合进行气动外形优化设计。 展开更多
关键词 代理模型 遗传算法 代理遗传算法 EI方法 气动优化设计
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基于自由涡尾迹和遗传算法的叶尖小翼气动优化设计 被引量:8
4
作者 许波峰 王同光 +1 位作者 张震宇 王珑 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期132-136,共5页
风力机叶片采用分裂式叶尖小翼可以改善叶片的气动性能。以风能利用系数最大和风轮推力系数最小为目标,采用自由涡尾迹(FVW)方法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)耦合对小翼的形状进行优化设计。NS-GA-Ⅱ算法对每一代种群进行评价、... 风力机叶片采用分裂式叶尖小翼可以改善叶片的气动性能。以风能利用系数最大和风轮推力系数最小为目标,采用自由涡尾迹(FVW)方法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)耦合对小翼的形状进行优化设计。NS-GA-Ⅱ算法对每一代种群进行评价、筛选和变异,最终得到小翼形状的Pareto最优解集,其中气动性能评价目标通过FVW方法计算。结果表明,FVW模型能够较准确的模拟叶片的气动性能;两目标优化给出的不是传统优化方法追求的单个最优解,而是一个Pareto最优解集,且分布在一条曲线上;相比NREL原始叶片,风能利用系数最高能提高30%;小翼的几何形状在最优解集下分布具有一定的规律性,对后面的设计及改型有很好的指导性作用。 展开更多
关键词 风力机 叶尖小翼 自由涡尾迹 快速非支配排序遗传算法 气动优化设计
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叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用 被引量:11
5
作者 席光 王志恒 王尚锦 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期113-113,共1页
针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计... 针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计过程,降低设计成本.基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾, 展开更多
关键词 气动优化设计 应用统计学 模型方法 叶轮机械 动力学分析 设计过程 统计学理论 计算量
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基于遗传算法的翼型气动优化设计 被引量:33
6
作者 王晓鹏 高正红 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期324-329,共6页
采用遗传算法进行跨声速翼型的反设计与阻力和升阻比的优化设计。翼型的反设计达到了设计要求 ,优化设计后的翼型其气动特性也有显著的改善 ,这表明了遗传算法应用于翼型气动优化设计的可行性。在优化设计的过程中 ,翼型由解析函数线形... 采用遗传算法进行跨声速翼型的反设计与阻力和升阻比的优化设计。翼型的反设计达到了设计要求 ,优化设计后的翼型其气动特性也有显著的改善 ,这表明了遗传算法应用于翼型气动优化设计的可行性。在优化设计的过程中 ,翼型由解析函数线形叠加法表示 ,目标函数和个体的适应值由二维欧拉方程的流场解来提供。 展开更多
关键词 翼型 遗传算法 气动优化设计 欧拉方程
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基于N-S方程的翼型气动优化设计 被引量:14
7
作者 周铸 陈作斌 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期141-147,共7页
本文简要回顾了气动优化设计的最新发展 ,并采用连续伴随方法对粘性条件下的翼型气动外形进行了优化设计。设计过程中 ,采用B样条曲线的控制顶点作为设计变量 ,通过求解伴随方程得到目标函数关于设计变量的梯度 ,最后用最速下降法和BFG... 本文简要回顾了气动优化设计的最新发展 ,并采用连续伴随方法对粘性条件下的翼型气动外形进行了优化设计。设计过程中 ,采用B样条曲线的控制顶点作为设计变量 ,通过求解伴随方程得到目标函数关于设计变量的梯度 ,最后用最速下降法和BFGS变尺度法对二维翼型进行了外形优化 ,验证了本方法直接、快速的设计能力。 展开更多
关键词 N-S方程 翼型 气动优化设计 伴随方法
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定桨距风力机气动优化设计优化方向分析 被引量:9
8
作者 陈严 胡士山 叶枝全 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期290-296,共7页
简述风力机气动优化设计的模型和方法,分析定桨距风力机桨叶外形变化对气动性能的影响,指出气动优化设计应考虑的优化目标和主要参数,并根据该方法对200kW定桨距风力机进行气动优化设计。
关键词 风力机 气动优化设计 定桨距
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跨音速翼型和机翼的气动优化设计 被引量:3
9
作者 王晓鹏 高正红 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期90-93,共4页
以NACA0 0 1 2翼型和ONERA M 6机翼为基准 ,分别把可变误差多面体法(VEP)和遗传算法 (GA)两种不同的优化方法与求解二维和三维欧拉方程的气动分析相结合 ,进行跨音速翼型和机翼的气动优化设计 ,并在其基础上对两种不同性质的优化方法在... 以NACA0 0 1 2翼型和ONERA M 6机翼为基准 ,分别把可变误差多面体法(VEP)和遗传算法 (GA)两种不同的优化方法与求解二维和三维欧拉方程的气动分析相结合 ,进行跨音速翼型和机翼的气动优化设计 ,并在其基础上对两种不同性质的优化方法在气动优化设计应用中的优化质量和计算效率进行比较。在优化设计的过程中 ,翼型通过解析函数线性叠加法来表示 ,机翼通过不变的翼型和可变的平面形状来表示。二维和三维欧拉方程采用Jamenson提出的有限体积方案、显式四步Runge 展开更多
关键词 气动优化设计 可变误差多面体 遗传算法 计算流体力学 飞机 跨音速 翼型
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小型变桨距风力机的气动优化设计 被引量:2
10
作者 刘雄 李钢强 陈严 《水电能源科学》 北大核心 2009年第3期219-222,共4页
基于叶素动量理论分析了小型风力机的气动性能分析模型,并提出了叶片的气动优化设计方法。结合叶片制造和应用中的实际要求,设计了10 kW小型变桨距风力机叶片的气动外形。计算结果表明,设计叶片具有良好的气动性能,验证了该设计方法有... 基于叶素动量理论分析了小型风力机的气动性能分析模型,并提出了叶片的气动优化设计方法。结合叶片制造和应用中的实际要求,设计了10 kW小型变桨距风力机叶片的气动外形。计算结果表明,设计叶片具有良好的气动性能,验证了该设计方法有效实用。 展开更多
关键词 小型风力机 气动优化设计 变桨距
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一种代理模型方法及其在气动优化设计中的应用 被引量:3
11
作者 苏伟 白俊强 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2008年第3期199-202,共4页
为减少计算量,将代理模型与遗传算法有效结合,提出了一种高效的代理模型方法。在该方法中,利用高斯过程所提供的预测标准差,通过引入EI方法,较好地解决了算法中校正个体的选择问题。为了验证方法的有效性,使用该方法进行了翼型的气动优... 为减少计算量,将代理模型与遗传算法有效结合,提出了一种高效的代理模型方法。在该方法中,利用高斯过程所提供的预测标准差,通过引入EI方法,较好地解决了算法中校正个体的选择问题。为了验证方法的有效性,使用该方法进行了翼型的气动优化设计,取得了较好的优化效果。与基本遗传算法相比,该方法的优化结果与之相当,但计算时间明显减少,表明该方法在气动优化设计中是十分有效的。 展开更多
关键词 代理模型方法 高斯过程 气动优化设计
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基于动态边界控制的气动优化设计方法研究 被引量:1
12
作者 高正红 苏伟 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期180-184,共5页
本文根据控制变形物体边界变化的思想,建立了一种基于动态边界控制的气动优化设计方法。该方法通过在求解非定常流动方程过程中计算设计目标函数随设计变量变化的敏感性导数,这样在优化过程中不再需要求解定常流动方程,或共轭方程,从而... 本文根据控制变形物体边界变化的思想,建立了一种基于动态边界控制的气动优化设计方法。该方法通过在求解非定常流动方程过程中计算设计目标函数随设计变量变化的敏感性导数,这样在优化过程中不再需要求解定常流动方程,或共轭方程,从而使得优化过程得到简化并且便于在不同条件下应用。文中以二维翼型为例,用非定常欧拉方程为基本流动控制方程,针对两种优化设计问题,开展了翼型的优化设计,取得了良好的优化设计结果。 展开更多
关键词 动态边界控制 气动优化设计 非定常流动 翼型
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某型高压汽轮机动叶栅的气动优化设计 被引量:2
13
作者 张金春 李宇峰 《汽轮机技术》 北大核心 2007年第1期12-13,16,共3页
利用CFD(计算流体力学)技术对某冲动式汽轮机的高压级动叶进行了改型设计。对比数值模拟结果,优化后有效地改善了叶栅流道中的流动状况,级性能有了显著的提高。
关键词 汽轮机 叶栅 气动优化设计 流动状况
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气动优化设计中的遗传算法研究 被引量:2
14
作者 王晓鹏 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第2期129-134,共6页
建立了以实数编码技术为基础的多种遗传算法模型。利用这些模型来研究复制、重组和变异三种基本的遗传操作对气动优化设计的优化质量和效率产生的影响 ,在此基础上研究群体规模、最大进化代数和遗传概率等遗传控制参数对优化质量和优化... 建立了以实数编码技术为基础的多种遗传算法模型。利用这些模型来研究复制、重组和变异三种基本的遗传操作对气动优化设计的优化质量和效率产生的影响 ,在此基础上研究群体规模、最大进化代数和遗传概率等遗传控制参数对优化质量和优化效率的影响 。 展开更多
关键词 遗传算法 气动优化设计 实数编码技术 气动力学 飞行器
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基于涡量修正的叶栅气动优化设计 被引量:1
15
作者 姚征 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期376-382,共7页
从改进气动载荷分布和边界层特性着手 ,研制一套可供叶栅优化设计与改型的计算方法与程序。本方法充分考虑到工程设计的要求 ,在优化过程中避免采用过多的数学手段 ,而注重气动分析对叶片设计的指导作用。叶片造型计算由正、反问题交替... 从改进气动载荷分布和边界层特性着手 ,研制一套可供叶栅优化设计与改型的计算方法与程序。本方法充分考虑到工程设计的要求 ,在优化过程中避免采用过多的数学手段 ,而注重气动分析对叶片设计的指导作用。叶片造型计算由正、反问题交替迭代进行 ,具有良好的可靠性和直观性。实例计算取得了满意的结果。 展开更多
关键词 气动优化设计 低型损叶栅 涡量修正 汽轮机 气动特性 叶片型线
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气动优化设计中的紧凑混合遗传算法 被引量:1
16
作者 王晓鹏 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第1期65-68,共4页
与传统的梯度法相比,遗传算法的缺点在于计算过多的目标函数适应值而增加了优化设计的计算量。为了提高遗传算法的优化效率,把传统的梯度法与遗传算法相结合,建立了气动优化设计中的紧凑混合遗传算法(CHGA)。该算法将梯度法作为遗传算... 与传统的梯度法相比,遗传算法的缺点在于计算过多的目标函数适应值而增加了优化设计的计算量。为了提高遗传算法的优化效率,把传统的梯度法与遗传算法相结合,建立了气动优化设计中的紧凑混合遗传算法(CHGA)。该算法将梯度法作为遗传算法中的一个遗传算子加入到遗传算法中,在保持遗传算法原有良好的全局性等优点的前提下改善算法的效率。应用混合遗传算法进行跨音速翼型的反设计和波阻优化设计,并与采用优选策略的标准遗传算法的设计结果进行比较。结果表明混合遗传算法能有效的提高气动优化设计的效率。 展开更多
关键词 气动优化设计 紧凑混合遗传算法 跨音速翼型 梯度算法 标准遗传算法
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涡波一体乘波飞行器宽速域气动优化设计研究 被引量:3
17
作者 刘超宇 屈峰 +4 位作者 李杰奇 白俊强 刘传振 白鹏 钱战森 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期70-83,共14页
涡波一体宽速域乘波飞行器通过在低速引入涡效应,显著改善了传统乘波体在低速状态下的升阻特性,具有在未来宽速域空天飞行器总体气动设计当中得到广泛应用的巨大潜力.但是,该设计方法的研究尚不完善,特别是在基准流场建立过程中忽略了... 涡波一体宽速域乘波飞行器通过在低速引入涡效应,显著改善了传统乘波体在低速状态下的升阻特性,具有在未来宽速域空天飞行器总体气动设计当中得到广泛应用的巨大潜力.但是,该设计方法的研究尚不完善,特别是在基准流场建立过程中忽略了三维效应、低速效应、黏性效应以及头部/前缘的钝化效应,因此其高低速气动特性均有优化设计的空间.针对此问题,本文结合高保真RANS求解器、自由变形参数化方法、鲁棒的结构网格变形方法、离散伴随方法以及序列二次规划算法,发展了基于离散伴随的宽速域飞行器气动优化设计方法.基于上述方法,针对涡波一体乘波飞行器开展了兼顾低速与高超声速气动性能的三维整机气动优化设计研究,获得了宽速域优化构型并对其进行了流动机理分析.结果表明,相较于初始构型,宽速域优化构型可以将飞行器高超声速状态下升阻特性略微提升的同时,显著增强低速状态飞行器背风面的旋涡效应,进而使飞行器低速状态的升力和升阻比均提升10%以上,改善了涡波一体宽速域乘波飞行器的高低速气动性能. 展开更多
关键词 宽速域 乘波体 离散伴随 气动优化设计 涡波效应
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基于伴随方法的飞翼布局多目标气动优化设计 被引量:8
18
作者 刘晓冬 张沛良 +2 位作者 何光洪 王永恩 杨旭东 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期753-760,共8页
针对飞翼布局气动设计中的多目标多约束设计问题,开展了基于伴随方法的气动优化设计研究。构建合理的统一目标函数,并根据伴随方法基本原理推导了相应的伴随方程边界条件及梯度求解方程,采用N-S方程和伴随气动优化设计方法,进行了2种不... 针对飞翼布局气动设计中的多目标多约束设计问题,开展了基于伴随方法的气动优化设计研究。构建合理的统一目标函数,并根据伴随方法基本原理推导了相应的伴随方程边界条件及梯度求解方程,采用N-S方程和伴随气动优化设计方法,进行了2种不同展弦比飞翼布局的跨声速减阻优化设计,优化结果表明:在满足气动、几何约束的前提下,飞翼布局跨声速激波阻力被很大程度削弱,证明了所发展的方法在飞翼布局多目标多约束气动设计上具有较高的优化效率和良好的优化效果。 展开更多
关键词 伴随方法 气动优化设计 多目标优化 飞翼布局
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基于改进莱维飞行的狼群算法及其在翼型气动优化设计中的应用 被引量:7
19
作者 赵洪 李伟鹏 刘铁军 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第18期315-323,共9页
智能种群算法在翼型气动优化领域获得越来越多的关注。提出了一种基于改进莱维飞行的狼群算法,并对其寻优性能进行了测试和验证。为平衡算法的局部搜索和全局搜索能力,将局部搜索性能强但易早熟的狼群算法与莱维飞行相结合,在增加收敛... 智能种群算法在翼型气动优化领域获得越来越多的关注。提出了一种基于改进莱维飞行的狼群算法,并对其寻优性能进行了测试和验证。为平衡算法的局部搜索和全局搜索能力,将局部搜索性能强但易早熟的狼群算法与莱维飞行相结合,在增加收敛速度的同时,保证算法的全局搜索能力。为克服原始莱维飞行效率低、精度差的缺陷,引入高斯核函数自适应调节莱维飞行的搜索步长,以增加其搜索效率;引入四元法,以增加其搜索精度;通过标准测试函数和标准翼型气动优化设计算例验证,表明改进算法在优化效率和全局寻优能力方面均优于原始算法。 展开更多
关键词 莱维飞行 狼群算法 翼型设计 气动优化设计
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几何不确定性区间分析及鲁棒气动优化设计 被引量:4
20
作者 宋鑫 郑冠男 +1 位作者 杨国伟 姜倩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2217-2227,共11页
不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模... 不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。 展开更多
关键词 几何不确定性 非线性区间分析 直接操作自由变形(DFFD) 气动优化设计 鲁棒优化设计 自适应多目标粒子群算法 KRIGING模型
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