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《基于伴随理论的飞行器多学科优化设计技术》专栏征稿简则
1
作者 《空气动力学学报》编辑部 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期120-120,共1页
飞行器研制过程中,各学科间的相互耦合日益紧密,各学科协同优化与仿真技术作为重要角色登上了飞行器研发的历史舞台。NASA在其CFD2030远景规划中明确指出,未来的航空航天工程问题都将具有多学科特性,并将飞行器多学科综合优化技术列为... 飞行器研制过程中,各学科间的相互耦合日益紧密,各学科协同优化与仿真技术作为重要角色登上了飞行器研发的历史舞台。NASA在其CFD2030远景规划中明确指出,未来的航空航天工程问题都将具有多学科特性,并将飞行器多学科综合优化技术列为六大重点发展方向之一。 展开更多
关键词 基于伴随理论 多学科特性 飞行器多学科优化设计
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飞行器多学科优化设计中基于产品模型的数据集成 被引量:4
2
作者 范丽 周鸿伟 张育林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期51-56,共6页
针对飞行器多学科优化设计软件集成中不同应用领域间数据交换问题 ,讨论了采用集成产品模型技术来实现数据交换的方案 ,利用多视图的产品模型来满足不同领域的数据需求 ,并结合某飞行器多学科设计优化给出了基于集成产品模型的应用间数... 针对飞行器多学科优化设计软件集成中不同应用领域间数据交换问题 ,讨论了采用集成产品模型技术来实现数据交换的方案 ,利用多视图的产品模型来满足不同领域的数据需求 ,并结合某飞行器多学科设计优化给出了基于集成产品模型的应用间数据交换的实例。 展开更多
关键词 飞行器 多学科优化设计 数据集成 数据交换
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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 被引量:2
3
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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多学科设计优化在复杂船型开发中的应用
4
作者 章瑾 叶杨 朱婷 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第7期59-63,共5页
在复杂船型开发中,多学科设计优化的应用对提升船舶综合性能、降低成本等具有重要意义。本文搭建多学科优化设计框架,明确综合优化目标,兼顾水动力、结构、稳性和经济性等多方面需求,深入分析各学科约束条件,为优化设计奠定基础。运用... 在复杂船型开发中,多学科设计优化的应用对提升船舶综合性能、降低成本等具有重要意义。本文搭建多学科优化设计框架,明确综合优化目标,兼顾水动力、结构、稳性和经济性等多方面需求,深入分析各学科约束条件,为优化设计奠定基础。运用改进粒子群算法,借助动态惯性权重调整、自适应学习因子等策略提升搜索能力,在收敛速度和稳定性上优于传统算法,将其应用于复杂船型多学科优化设计,重点研究船首和螺旋桨的多学科优化设计方案,结果表明多学科设计优化方法能有效提升设计效率。 展开更多
关键词 多学科设计优化 复杂船型 改进粒子群算法 优化目标
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“飞行器气动/多学科不确定性量化与稳健优化设计”专栏简介
5
作者 《空气动力学学报》编辑部 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期35-35,共1页
不确定性存在于飞行器的整个生命周期。在基于高可信度数值模拟的气动/结构/声爆/隐身多学科多物理场分析和综合优化设计过程中,不确定源造成了模拟分析结果的不确定,可信度变差,使得设计飞行器性能非常敏感,存在急剧变差甚至失效的可能... 不确定性存在于飞行器的整个生命周期。在基于高可信度数值模拟的气动/结构/声爆/隐身多学科多物理场分析和综合优化设计过程中,不确定源造成了模拟分析结果的不确定,可信度变差,使得设计飞行器性能非常敏感,存在急剧变差甚至失效的可能,最终导致经济成本增加以及任务失败。近年来,国内外多家科研机构和高校高度关注不确定性对飞行器气动/结构/声爆/隐身多学科多物理场分析与设计及飞行器整个生命周期的影响,对此开展了相关理论和方法研究,并应用于实际工程中,极大促进了气动/多学科不确定性量化与稳健优化设计方法的快速发展。 展开更多
关键词 稳健优化设计 不确定性量化 声爆 生命周期 综合优化设计 可信度 气动 飞行器
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气动拓扑在飞行器新概念布局设计的应用研究进展
6
作者 廖鹏 刘传振 +2 位作者 杨金广 张玉东 白鹏 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期14-26,共13页
飞行器气动布局设计一直以来遵从着经验驱动的设计理念,基准外形的气动性能往往已经决定并限制了形状优化设计所带来的气动性能的提升。这种传统的设计理念无法得到颠覆性的气动布局形式。近年来,随着气动拓扑设计概念的兴起,气动拓扑... 飞行器气动布局设计一直以来遵从着经验驱动的设计理念,基准外形的气动性能往往已经决定并限制了形状优化设计所带来的气动性能的提升。这种传统的设计理念无法得到颠覆性的气动布局形式。近年来,随着气动拓扑设计概念的兴起,气动拓扑设计方法得到重视并有望应用于未来飞行器新概念气动布局设计。以气动拓扑设计方法为主线,从气动拓扑表征方法和优化算法论述了发展历程,分析了现有方法在飞行器新概念气动布局设计的应用研究典型案例。首先,梳理了气动拓扑设计方法的发展历史;其次,综述了气动拓扑在飞行器新概念布局设计的应用研究进展;接着,总结了气动拓扑设计方法面临的挑战与难题,一个是气动拓扑优化处理高速可压缩湍流存在困难,另一个是飞行器流动拓扑流固界面光滑性不足;最后,展望了相关研究在未来的发展方向。 展开更多
关键词 飞行器 气动布局设计 多学科优化设计 气动拓扑 新概念气动布局
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高速飞行器气动控制耦合优化设计方法研究
7
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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工质驱动分布式推进系统多学科优化设计研究
8
作者 王笑晨 贾琳渊 +2 位作者 陈玉春 吴吉昌 张鑫 《推进技术》 北大核心 2025年第3期26-38,共13页
为对工质驱动分布式推进系统的性能、尺寸、质量进行评估与多学科优化设计,从部件技术水平出发,基于推进系统气动热力学优化模型及部件几何/结构/性能耦合模型建立了推进系统多学科设计方法。以此为支撑,采用粒子群优化算法对工质驱动... 为对工质驱动分布式推进系统的性能、尺寸、质量进行评估与多学科优化设计,从部件技术水平出发,基于推进系统气动热力学优化模型及部件几何/结构/性能耦合模型建立了推进系统多学科设计方法。以此为支撑,采用粒子群优化算法对工质驱动分布式推进系统和涡轮电分布式推进系统进行了多学科优化设计。针对40 kN级巡航推力分布式推进系统的设计结果显示,工质驱动分布式推进系统相对于涡轮电分布式推进设计点耗油率降低4.5%,推进系统质量降低38%,但推进系统中各子系统具有更大的尺寸。从质量和耗油率而言,工质驱动分布式推进系统是降低飞行任务油耗的可行技术途径,但其换热器及传输管路尺寸较大,是在工程实践中应用面临的主要挑战。 展开更多
关键词 分布式推进 工质驱动 流路尺寸预估 多学科设计 粒子群优化算法
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宽速域变体双翼飞行器气动布局设计研究
9
作者 戴今钊 陈海昕 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期426-438,共13页
宽速域飞行器速度快、部署灵活,具有重要应用价值。然而,宽速域飞行器的飞行包线显著宽于传统飞行器,不同设计点的气动外形设计要求相互矛盾,对气动布局设计提出了很大挑战。针对此类飞行器的设计需求,提出一种“宽速域变体双翼飞行器... 宽速域飞行器速度快、部署灵活,具有重要应用价值。然而,宽速域飞行器的飞行包线显著宽于传统飞行器,不同设计点的气动外形设计要求相互矛盾,对气动布局设计提出了很大挑战。针对此类飞行器的设计需求,提出一种“宽速域变体双翼飞行器”气动布局形式。此类飞行器由升力体机体、动翼、端板、连杆构成,可在低阻双翼、展开单翼、折叠单翼3种构型间切换。其中,低阻双翼构型在高速飞行状态下具有低波阻、高升阻比特性;展开单翼构型具有大升力面积、大展弦比;折叠单翼构型具有小升力面积、大长细比。飞行器通过流场波系引导的优化设计方法设计,同时将变体过程的几何约束引入设计方法中。典型工况下各构型气动性能的对比分析表明,通过在3种构型间切换,变体双翼布局型式飞行器在宽速域飞行剖面内具有较好的综合气动性能。 展开更多
关键词 宽速域 变体飞行器 消波 优化设计
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基于可靠性的人字槽轴承多学科设计优化 被引量:1
10
作者 杨全毅 《轴承》 北大核心 2025年第7期13-20,共8页
人字槽轴承是微电动机的重要组成部分,由于工作中受到电动机转速、润滑油黏度等不确定性因素的影响,导致轴承可靠性较差,为提高人字槽轴承的可靠性,建立了考虑弹性变形的人字槽轴承热弹流润滑(EHL)模型,采用基于确定性的多学科设计优化(... 人字槽轴承是微电动机的重要组成部分,由于工作中受到电动机转速、润滑油黏度等不确定性因素的影响,导致轴承可靠性较差,为提高人字槽轴承的可靠性,建立了考虑弹性变形的人字槽轴承热弹流润滑(EHL)模型,采用基于确定性的多学科设计优化(MDO)和基于可靠性的多学科设计优化(RBMDO)方法对轴承尺寸进行设计优化,结果表明:未设计优化轴承的可靠性为0.758,MDO的为0.879,RBMDO可以提高到0.99,针对存在不确定性因素的实际工况下,采用RBMDO方法能够大幅度提高轴承可靠性。 展开更多
关键词 滑动轴承 微型电动机 多学科优化设计 转速 黏度 可靠性
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控制约束下的高超声速飞行器轨迹优化策略
11
作者 黄迅 陈柏屹 +3 位作者 彭寿勇 刘燕斌 杨犇 庞浩然 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1646-1654,共9页
高超声速飞行器因具有飞行速度快、机动性强等特点,其轨迹规划问题的研究需要考虑诸如飞行器燃油、飞行安全等多方面的影响因素和约束条件。采用一体化飞/推耦合飞行器建模,通过研究飞行器的控制约束条件,提出一种基于轨迹设计控制约束... 高超声速飞行器因具有飞行速度快、机动性强等特点,其轨迹规划问题的研究需要考虑诸如飞行器燃油、飞行安全等多方面的影响因素和约束条件。采用一体化飞/推耦合飞行器建模,通过研究飞行器的控制约束条件,提出一种基于轨迹设计控制约束的自适应伪谱法轨迹优化策略。仿真对比结果表明,改进后的轨迹优化策略能提供较大的控制裕度,保证了飞行器在爬升过程中的稳定性和可控性,在综合性能上更具优势。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 约束条件 轨迹设计 轨迹优化 控制裕度
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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
12
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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飞行器外形多目标多学科综合优化设计方法研究 被引量:26
13
作者 夏露 高正红 李天 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期275-281,共7页
从多目标多学科综合设计的角度出发,探讨了飞行器外形优化设计方法。建立了针对飞行器外形设计的气动与隐身一体化优化设计模型;采用Pareto遗传算法,建立了多目标优化设计方法;并针对具体算例进行气动外形与隐身特性的综合优化设计,将... 从多目标多学科综合设计的角度出发,探讨了飞行器外形优化设计方法。建立了针对飞行器外形设计的气动与隐身一体化优化设计模型;采用Pareto遗传算法,建立了多目标优化设计方法;并针对具体算例进行气动外形与隐身特性的综合优化设计,将所得优化设计结果,与初始外形相比较,可以看出,优化后气动和隐身性能都有较大提高,实际结果表明本文提出的方法具有可行性和适用性。 展开更多
关键词 飞行器 外形设计 多目标多学科综合优化设计 Pareto遗传算法 气动性能
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飞行器多学科设计优化软件系统 被引量:15
14
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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飞行器多学科设计优化理论的工程应用 被引量:10
15
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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面向飞行器多学科设计优化的主模型技术 被引量:8
16
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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飞行器多学科设计优化概述 被引量:26
17
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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基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化 被引量:16
18
作者 罗世彬 罗文彩 王振国 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2003年第6期2-9,共8页
建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应 ,结合弹道方程 ,形成... 建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应 ,结合弹道方程 ,形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用 D- Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点 ,通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果 ,构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化 ,完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明 。 展开更多
关键词 高超声速巡航飞行器 多学科设计优化 响应面近似 试验设计 并行计算
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飞行器多学科设计优化的三种基本类型及协同设计方法 被引量:10
19
作者 李响 李为吉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期693-697,共5页
运用多学科设计优化方法,根据飞行器设计中遇到的实际情况,提出三类基本的飞行器多学科设计优化问题:耦合、信息单向传递、独立。一般的飞行器设计问题可以视为提出的这三种基本类型的组合。以设计实例对这三类问题的数学模型及解决方... 运用多学科设计优化方法,根据飞行器设计中遇到的实际情况,提出三类基本的飞行器多学科设计优化问题:耦合、信息单向传递、独立。一般的飞行器设计问题可以视为提出的这三种基本类型的组合。以设计实例对这三类问题的数学模型及解决方案进行了深入分析。介绍了协同优化方法的设计思想,并提出了应用协同优化方法解决上述三类问题中最复杂的耦合问题的具体计算结构。应用该计算结构,可以避免求解耦合方程组并实现各学科并行设计,提高了计算效率。 展开更多
关键词 飞行器 多学科 信息交换 协同优化
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飞行器多学科设计优化关键技术分析 被引量:11
20
作者 谷良贤 龚春林 《航天器工程》 2007年第3期33-37,共5页
多学科设计优化对飞行器设计技术的发展具有革命性意义,其包含了大量新技术和理论的应用,已成为一门新兴的学科。文章针对飞行器多学科设计优化与传统设计模式的区别,介绍了开展飞行器多学科设计优化需要发展的7项技术,系统地分析了这... 多学科设计优化对飞行器设计技术的发展具有革命性意义,其包含了大量新技术和理论的应用,已成为一门新兴的学科。文章针对飞行器多学科设计优化与传统设计模式的区别,介绍了开展飞行器多学科设计优化需要发展的7项技术,系统地分析了这些技术的应用背景、发展状况和发展方向。 展开更多
关键词 飞行器 多学科设计优化 技术
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