基于PCE方法的翼型不确定性分析及稳健设计 被引量：26

1

作者 赵轲 高正红 +1 位作者 黄江涛 李静 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期10-19,共10页

由于能够获得一个既经济又对参数变化不敏感的设计结果,稳健型设计在工程设计中备受关注.不确定性分析是稳健型设计的关键.因此研究了基于混沌多项式的不确定性分析方法,并将其与CFD方法结合,对计算空气动力学设计中的不确定性影响进行... 由于能够获得一个既经济又对参数变化不敏感的设计结果,稳健型设计在工程设计中备受关注.不确定性分析是稳健型设计的关键.因此研究了基于混沌多项式的不确定性分析方法,并将其与CFD方法结合,对计算空气动力学设计中的不确定性影响进行了量化分析.首先以RAE2822翼型为算例,对其跨音速马赫数不确定影响进行了分析,研究了多项式阶次对计算的影响,分析了平均流场和方差.接着结合超临界翼型的马赫数稳健型设计验证了混沌多项式方法在稳健型设计中的有效性.优化结果表明,稳健型优化后的翼型阻力系数明显降低,同时对于马赫数的敏感性显著减小.通过分析表明混沌多项式方法能够大幅提高稳健型优化设计效率,能很好地应用于气动稳定性设计. 展开更多

关键词 稳健型设计 NSGA-Ⅱ 混沌多项式 埃尔米特多项式 不确定性分析

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基于分布式粒子群算法的翼型优化设计 被引量：13

2

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 2011年第4期464-469,共6页

采用求解N-S方程作为优化算法中的CFD分析方法,基于标准粒子群优化算法(PSO),将其与遗传算法中的选择机制相结合,形成了一种改进的基于自然选择的粒子群算法(SELPSO),以提高算法的求解精度和改善算法的全局收敛性。为改善串行粒子群算... 采用求解N-S方程作为优化算法中的CFD分析方法,基于标准粒子群优化算法(PSO),将其与遗传算法中的选择机制相结合,形成了一种改进的基于自然选择的粒子群算法(SELPSO),以提高算法的求解精度和改善算法的全局收敛性。为改善串行粒子群算法效率低,耗机时等缺点,文中将分布式计算引入到优化设计过程中,实现了基于分布式粒子群算法的翼型设计优化系统,设计实践表明,文中发展的优化算法对优化设计系统质量和效率都有着大幅度的提高,在工程中具有很好的实用价值。 展开更多

关键词 分布式计算 粒子群优化算法 N-S方程 自然选择

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超临界翼型稳健型优化设计研究 被引量：10

3

作者 白俊强 王波 +1 位作者 孙智伟 张扬 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期459-463,共5页

基于标准遗传算法、RBF神经网络以及类函数/型函数变形技术建立了翼型气动优化设计系统,在选取3次CST方法即分别对翼型上下表面采用4个设计变量进行参数化,对某型客机基本翼型在给定设计指标下进行优化设计,分别研究了巡航状态下的气动... 基于标准遗传算法、RBF神经网络以及类函数/型函数变形技术建立了翼型气动优化设计系统,在选取3次CST方法即分别对翼型上下表面采用4个设计变量进行参数化,对某型客机基本翼型在给定设计指标下进行优化设计,分别研究了巡航状态下的气动优化,以及结合蒙特卡洛分析方法马赫数随机平均分布下的翼型稳健型优化设计。结果显示,优化后的翼型的气动特性有着显著提高。 展开更多

关键词 CST方法 稳健设计 遗传算法 代理模型 神经网络

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基于MADS算法与嵌套网格技术的多段翼型优化设计方法研究 被引量：4

4

作者 黄江涛 高正红 赵轲 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期405-409,共5页

基于MADS算法、嵌套网格技术以及刚性动网格技术,以求解RANS方程为气动特性分析方法,对某大型客机带增升装置的多段翼型着陆构型下的缝道、重叠量和偏转角等参数进行优化设计,结果显示,该方法有较高的优化效率及计算精度。

关键词 MADS算法 多段翼型优化设计 正基 嵌套网格 网格尺度

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基于响应面法的跨声速翼型气动优化设计 被引量：10

5

作者 熊俊涛 乔志德 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期104-108,共5页

基于响应面方法进行了跨声速翼型的气动优化设计。流场计算采用雷诺平均N S方程。响应面模型采用二次多项式来构造,试验点的选取满足D优化准则。设计结果表明该方法只需通过较少流场计算就能对翼型的单个或多个设计点、在多约束条件下... 基于响应面方法进行了跨声速翼型的气动优化设计。流场计算采用雷诺平均N S方程。响应面模型采用二次多项式来构造,试验点的选取满足D优化准则。设计结果表明该方法只需通过较少流场计算就能对翼型的单个或多个设计点、在多约束条件下进行气动优化设计,设计质量较高,有较大的工程应用价值。 展开更多

关键词 响应面方法 优化设计 N-S方程 跨声速翼型

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飞翼翼型高维目标空间多学科综合优化设计 被引量：10

6

作者 郑传宇 黄江涛 +3 位作者 周铸 刘刚 高正红 许勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期587-597,共11页

传统的优化方法在处理高维多目标问题上面临多重困难,针对高维多目标优化问题,进行合理的目标降维是一种实用高效的方法。本文首先讨论、研究了PCA目标降维算法在高维多目标应用中的思路,通过典型高维度目标测试函数中的应用,验证了降... 传统的优化方法在处理高维多目标问题上面临多重困难,针对高维多目标优化问题,进行合理的目标降维是一种实用高效的方法。本文首先讨论、研究了PCA目标降维算法在高维多目标应用中的思路,通过典型高维度目标测试函数中的应用,验证了降维方法的有效性,进一步将该方法推广应用于翼型气动隐身多学科综合设计中,对综合设计高维度目标空间进行主成分分析。利用主成分分析提取主成分并辨识"冗余"或者不重要的目标,将冗余目标去除或者作为约束加入到重要目标的优化过程中。结果显示,目标空间降维以后的优化设计结果满足力矩、阻力发散、巡航升阻比、低速升力特性以及隐身特性等综合设计的要求。进一步探讨、展望了该方法在飞行器多目标、多学科优化设计中的应用前景。 展开更多

关键词 主分量分析 冗余目标 相关性 高维多目标 综合优化设计

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小型水平轴风力机叶轮流场的数值模拟

7

作者 王静静 赵旭 叶忱 《航空制造技术》 北大核心 2013年第1期126-129,共4页

应用基于Betz理论的工程算法设计了600W和2kW的水平轴风力机,并采用CFD软件Fluent对风力机叶轮的流场进行了数值模拟,得到的风力机功率与风洞试验结果吻合良好,说明LES湍流模型和自适应网格在小型水平轴风力机的数值模拟中的精确度较高... 应用基于Betz理论的工程算法设计了600W和2kW的水平轴风力机,并采用CFD软件Fluent对风力机叶轮的流场进行了数值模拟,得到的风力机功率与风洞试验结果吻合良好,说明LES湍流模型和自适应网格在小型水平轴风力机的数值模拟中的精确度较高。数值模拟同时显示了风力机流场的压力分布,对叶片的流动分离进行了分析讨论。 展开更多

关键词 小型 水平轴风力机 叶轮 大涡模拟 自适应网格

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基于CFD数值仿真技术的飞行器动导数计算 被引量：23

8

作者 米百刚 詹浩 朱军 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期834-839,共6页

为了研究表征飞行器动态稳定特性的动导数,结合计算流体力学方法,基于滑移网格技术,采用小幅度强迫振动法和差分法两种非定常方法,推导了俯仰组合动导数以及滚转阻尼导数的计算表达式,并结合多参考系模型采用准定常方法计算滚转阻尼导... 为了研究表征飞行器动态稳定特性的动导数,结合计算流体力学方法,基于滑移网格技术,采用小幅度强迫振动法和差分法两种非定常方法,推导了俯仰组合动导数以及滚转阻尼导数的计算表达式,并结合多参考系模型采用准定常方法计算滚转阻尼导数。建立了基于计算流体力学技术的飞行器动导数计算方法。对国际动导数标模Finner导弹进行了计算验证。两种非定常方法对俯仰组合动导数的计算误差分别为0.65%、6.13%,对滚转阻尼导数的计算误差分别为2.5%、0.06%。求解滚转阻尼的准定常方法对于滚转阻尼导数的计算误差为2.67%。三种方法的计算结果与风洞试验结果吻合的很好。非定常方法计算精度高,准定常方法可以快捷迅速得到结果。本文的数值方法不仅适用于超声速,同样可以用于亚、跨声速时的动导数计算。 展开更多

关键词 滑移网格 多参考系模型 动导数 计算流体力学技术

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二维干净构型、增升构型地面效应的数值模拟研究 被引量：6

9

作者 米百刚 詹浩 朱军 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期822-827,949,共6页

通过求解二维非定常雷诺平均N-S方程,使用k-ωSST湍流模型,分析了地面效应对二维干净构型、增升构型失速攻角变化的影响;对移动地面、固定地面条件下两种二维构型的气动特性进行了研究,并探讨了近地高度变化对流场的影响。结果表明:地... 通过求解二维非定常雷诺平均N-S方程,使用k-ωSST湍流模型,分析了地面效应对二维干净构型、增升构型失速攻角变化的影响;对移动地面、固定地面条件下两种二维构型的气动特性进行了研究,并探讨了近地高度变化对流场的影响。结果表明:地面效应使得干净构型增升减阻,增升构型减升减阻,但使两种构型的失速攻角均减小;移动地面、固定地面条件下两种构型升阻力变化趋势一致;干净构型小攻角时固定地面条件下的升阻力均稍大于移动地面,而增升构型则呈现升力小于移动地面、阻力高于移动地面的趋势。地面效应对增升构型的影响高度范围较干净构型更广。 展开更多

关键词 地面效应 干净构型 增升构型 移动地面 固定地面 数值模拟

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一种新型高鲁棒性动网格技术及其应用 被引量：3

10

作者 黄江涛 高正红 +2 位作者 周铸 刘刚 赵轲 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期291-299,共9页

首先对四元数进行李代数空间指数映射,解决了多个四元数插值问题,并结合距离倒数插值方法实现网格边界扰动向空间网格的传播,建立了新型高鲁棒性的四元数变形网格技术.针对该型动网格技术中由于大型矩阵运算量引起的运算效率低问题,同... 首先对四元数进行李代数空间指数映射,解决了多个四元数插值问题,并结合距离倒数插值方法实现网格边界扰动向空间网格的传播,建立了新型高鲁棒性的四元数变形网格技术.针对该型动网格技术中由于大型矩阵运算量引起的运算效率低问题,同时利用四元数方法在动网格变形中具备与物面边界高阶一致性的特点,提出了分层次变形策略,避免了面向全流场网格节点的大型矩阵运算;进一步基于无限插值技术较强的逻辑保持能力,建立了面向结构网格分层混合变形方法.充分利用多区域重叠、对接网格变形技术中隐含的并行性,基于对等式编程思想及MPI库函数对动网格程序进行并行化编程,建立了高效高鲁棒性的变形网格技术.以某型客机翼身组合体气动弹性分析为范例,研究了不同方法之间的计算效率以及鲁棒性,进一步将分层混合变形网格技术应用于某型支线客机全机型架外形设计与修正,验证了所建立的新型动网格技术的高效性与鲁棒性. 展开更多

关键词 四元数 指数映射 距离倒数插值 分层混合策略 亚层次边界 静气动弹性

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基于分区拼接网格技术高升力装置流场数值模拟 被引量：4

11

作者 赵轲 高正红 +1 位作者 黄江涛 李静 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期70-75,119,共6页

针对高升力装置构型模型结构复杂、流场变化剧烈等特点,本文采用分区拼接网格的思想分别按照流场和结构拓扑特点对高升力装置进行了网格分区。在分区的基础上逐块生成网格,减小了增升装置网格的生成难度,提高了网格质量,减少了网格数目... 针对高升力装置构型模型结构复杂、流场变化剧烈等特点,本文采用分区拼接网格的思想分别按照流场和结构拓扑特点对高升力装置进行了网格分区。在分区的基础上逐块生成网格,减小了增升装置网格的生成难度,提高了网格质量,减少了网格数目。首先,研究了高升力装置的分区策略及流场特点;接着以MD30P-30N多段翼型为研究算例研究了网格比例和插值方法对计算结果的影响。经过分析对比可知:外部区域与近壁区域之间的比例不宜小于1:5;内部域网格比例不宜超过1:1.8,最好保持在1:1左右;计算中应该采用高阶精度插值以保证计算精度。采用某四段翼型进行了验证;最后采用NASA标准高升力装置进行了三维高升力装置流场数值模拟并与相应风洞实验数据及对接网格计算结果进行了比较与分析,验证了拼接网格技术的高效性与可靠性。同时分析研究了绕三维增升装置的流动及其周围复杂的粘性流动现象。 展开更多

关键词 拼接网格 数值模拟 高升力装置 分区网格

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基于准定常假设的飞行器滚转动导数数值模拟 被引量：1

12

作者 米百刚 詹浩 朱军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期21-24,共4页

文中通过发展的基于求解N-S方程的准定常方法对飞行器动态气动特性中的滚转动导数进行数值模拟研究。对国际标模Finner导弹滚转动导数进行计算验证,并分析了滚转角速度、马赫数以及应用于该方法中的对接面的网格差异对滚转动导数的影响... 文中通过发展的基于求解N-S方程的准定常方法对飞行器动态气动特性中的滚转动导数进行数值模拟研究。对国际标模Finner导弹滚转动导数进行计算验证,并分析了滚转角速度、马赫数以及应用于该方法中的对接面的网格差异对滚转动导数的影响。研究结论表明:数值计算结果与风洞试验值吻合得比较好,规律一致,且该方法耗时少,计算量小,能比较准确快速的得到滚转动导数结果,具有一定的工程实用价值。 展开更多

关键词 滚转动导数 准定常 对接面 N-S方程

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凹槽非定常超音速流动的研究 被引量：1

13

作者 刘欧子 蔡晋生 《航空计算技术》 2011年第4期28-31,共4页

用SST的两方程紊流模型,采用时间和空间上二阶的方法,求解雷诺平均N-S方程,得到开放型凹槽的流动特性的变化。数值模拟了飞行马赫数为5时的测试结果,得到不同时刻流场参数的变化。凹槽内流体质量的增加和减少,有助于油气的混合和燃烧,... 用SST的两方程紊流模型,采用时间和空间上二阶的方法,求解雷诺平均N-S方程,得到开放型凹槽的流动特性的变化。数值模拟了飞行马赫数为5时的测试结果,得到不同时刻流场参数的变化。凹槽内流体质量的增加和减少,有助于油气的混合和燃烧,对于维持燃料的超音速燃烧是非常关键的,对超燃冲压发动机燃烧室的设计具有重要的价值。 展开更多

关键词 凹槽 非定常 超音速流动 自激振荡

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微分雷诺应力模型在激波分离流中的应用 被引量：6

14

作者 聂胜阳 高正红 黄江涛 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期52-56,共5页

由于Boussinesq涡粘性假设的湍流模型在一些流动中如激波分离流中预测失真,本文介绍一种基于完全雷诺应力方程的微分雷诺应力模型(DRSM),应用压缩性修正和改进耗散率方程构造出应用于可压流体的可实现DRSM,SSG压应力模型测试了两组参数... 由于Boussinesq涡粘性假设的湍流模型在一些流动中如激波分离流中预测失真,本文介绍一种基于完全雷诺应力方程的微分雷诺应力模型(DRSM),应用压缩性修正和改进耗散率方程构造出应用于可压流体的可实现DRSM,SSG压应力模型测试了两组参数。将其应用于ONERA M6机翼在跨声速大攻角的计算,结果表明DRSM能更好地模拟激波位置和流动分离。 展开更多

关键词 涡粘性假设 微分雷诺应力模型 压缩性修正 激波位置 流动分离

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EARSM和DRSM在亚音速旋涡流动中的应用 被引量：3

15

作者 聂胜阳 高正红 黄江涛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期602-607,673,共6页

基于非结构网格,采用带曲率修正的显式代数应力非线性模型(EARSM)和微分雷诺应力模型(DRSM),建立了用于模拟大攻角旋涡流动的计算方法。分别以尖前缘和钝前缘的65°三角翼为例,验证了EARSM模型和DRSM模型在两种典型亚音速计算状态... 基于非结构网格,采用带曲率修正的显式代数应力非线性模型(EARSM)和微分雷诺应力模型(DRSM),建立了用于模拟大攻角旋涡流动的计算方法。分别以尖前缘和钝前缘的65°三角翼为例,验证了EARSM模型和DRSM模型在两种典型亚音速计算状态下对复杂涡系干扰的模拟能力和旋涡的产生、发展、破裂过程。分别利用SA、BSL两种线性湍流模型对相关问题进行了计算;通过对多种计算的流场与气动力详细结果的比较分析,就几种湍流模型对大攻角复杂旋涡流动的预测能力和敏感性等进行了评估。结果表明:EARSM和DRSM能较好地预测旋涡流动的发展破裂,强于经典线性湍流模型;对边界层发展状况预测较差,导致旋涡启动位置较早。基于算例计算,对两种先进湍流模型的改进提出了适当的建议。所得结论将可为进一步开展大攻角旋涡流动模拟方法的研究提供参考。 展开更多

关键词 非结构网格 湍流模型 亚音速 旋涡流动

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