【摘要】：乘波體由于其高升阻比特點,在高超聲速飛行器氣動布局中占據重要地位。相較于錐導方法,密切錐生成方法更具普適性和靈活性,更適合高超外形的一體化設計。本文針對密切錐乘波體的特點,結合優(yōu)化算法,發(fā)展得到了一套魯棒性好、高效的密切錐乘波構型氣動外形優(yōu)化設計方案。首先,基于密切錐方法生成任意一個滿足預設要求(如體積大小等)的密切錐乘波體作為初始外形。接著,基于密切錐原理展開優(yōu)化設計,即將密切錐生成方法所涉及的參數(shù)作為設計變量,以升阻比為目標函數(shù),容積、容積率為約束,對升阻比構造動態(tài)Kriging代理模型,利用優(yōu)化算法搜尋代理模型的全局最優(yōu)外形。然后,將得到的初步最優(yōu)外形進行鈍化處理,為了優(yōu)化鈍化表面以及進一步對外形進行優(yōu)化,采用FFD參數(shù)化方法和彈簧近似法動網格方法,將設計變量取在FFD控制塊表面的控制點上。最后,以升阻比為目標函數(shù),容積、容積率為約束,構造動態(tài)Kriging代理模型,尋優(yōu)得到最終的密切錐乘波體優(yōu)化外形,其中氣動特性利用CFD方法計算。與鈍化后的初始優(yōu)化外形相比,升阻比提高了9.3%左右,而其容積和容積率不變。本文的優(yōu)化設計方案思路清晰簡單,從原理出發(fā),一步一步優(yōu)化,是一條行得通的優(yōu)化路徑,最終可以順利得到滿足設定要求的最佳密切錐乘波構型。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V221.3;V42
【圖文】：

2 22 1( sin )1 2cpMp 波角�；矫� b 的流動由兩個Prandtl-Meyer 膨脹波包圍�；綌�(shù)和物體形狀。對于乘波體，bp 值的選取并不重要，根據Ru顯然這個假設簡化了本次分析）。的理論，推導了單位長度楔形的升阻力公式：cosc cL p l p l sinc c bD p l p l 角，c bl 、l 可通過三角函數(shù)關系求得。到升阻力系數(shù)如下：22( 1)cLPC M P tanD LC C

圖 2.2 楔形乘波體示意圖[24]導方法的優(yōu)點是初始流場簡單，可產生均勻氣流，相同寬度下進氣捕獲面積大于到的乘波體，但其容積率、升阻比等比“錐導”乘波體差。 “錐導”乘波構型超聲速的細長錐的流場已經可以比較精確的給出，這使得錐導乘波體的初步設計實情況下，圓錐流場在激波附近的流線不是嚴格平行于物面的，而是漸變轉折，計工作，認為激波后流線平行于物面。實際上經過精確的數(shù)值計算可以知道這種離圓錐頂部一定距離后的空間區(qū)域是比較準確的，而且相較于高精度數(shù)值計算而設計效率，故這種假設適用于乘波體設計工作。形流場具有軸對稱的性質和圓錐特性，故流場的氣動特性不依賴于方位角 和半流場的控制方程得到了較大簡化，成為只依賴于天頂角 的常微分方r-Maccoll流動控制方程應用四階龍格庫塔法來求解無粘錐形流場。制方程：

圖 2.3 軸對稱圓錐繞流[25]體步驟如下：流的各參數(shù)計算緊靠激波后的流動參數(shù)，并將得到的參數(shù)作用到理想氣體的斜激波關系： 2 221112 22 12 22 21 1 12 1sin1 2tan 2 1 1tan 1 sin 2sin 2 1sin 1 sin 1pMpMV MV M M 激波前的各物理量，下標 2 表示緊靠激波后的各物理量。其角。在錐形流場中，激波角 與來流馬赫數(shù)的關系：11

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本文編號：2776489