結(jié)合計算流體力學(xué)和優(yōu)化技術(shù)而形成的氣動外形優(yōu)化設(shè)計是支撐現(xiàn)代飛行器氣動設(shè)計的可靠技術(shù)手段。經(jīng)過40多年的發(fā)展,基于梯度的直接優(yōu)化方法和基于代理模型的優(yōu)化方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于氣動外形優(yōu)化設(shè)計。但是,隨著航空科技的發(fā)展,氣動外形優(yōu)化設(shè)計所面臨問題的復(fù)雜性逐步提高,仍存在一些新的復(fù)雜問題尚待解決。本文主要關(guān)注如下兩個問題:一、飛行器在設(shè)計和使用過程中,會遇到各種各樣的不確定性因素。而傳統(tǒng)的氣動外形優(yōu)化設(shè)計方法是確定性的優(yōu)化設(shè)計方法,無法評估這些不確定性。對于氣動設(shè)計中的不確定性問題,需要高效地定量評估不確定性因素對氣動特性的影響;需要發(fā)展高效的基于不確定性的氣動優(yōu)化設(shè)計方法。二、隨著氣動設(shè)計中的工程問題越來越復(fù)雜,氣動設(shè)計面臨的設(shè)計參數(shù)大幅增多,使得氣動外形優(yōu)化設(shè)計成為高維、多峰值的非線性優(yōu)化設(shè)計問題。從優(yōu)化方法的角度講,基于梯度的直接優(yōu)化方法,很容易陷入某個局部極值。而基于代理模型的優(yōu)化方法對高維的優(yōu)化問題會出現(xiàn)模型精度難以保證,尋優(yōu)難度大幅加大,計算量出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)難”等問題。因此,需要發(fā)展新的技術(shù)途徑及方法來解決此類高維氣動優(yōu)化設(shè)計問題。本文的研究內(nèi)容如下:（1）圍繞氣動優(yōu)化設(shè)計中所存在... 

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    §1.1 氣動外形優(yōu)化設(shè)計
    §1.2 優(yōu)化方法
        §1.2.1 直接優(yōu)化方法
        §1.2.2 基于代理模型的優(yōu)化方法
    §1.3 氣動外形優(yōu)化設(shè)計中的不確定性問題
        §1.3.1 氣動特性的不確定性分析
        §1.3.2 氣動穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計
    §1.4 氣動外形優(yōu)化設(shè)計中的高維問題
    §1.5 本文主要研究工作
第二章 氣動外形優(yōu)化設(shè)計的研究內(nèi)容
    §2.1 優(yōu)化設(shè)計模型的確立
    §2.2 氣動力特性評估(CFD數(shù)值模擬)
        §2.2.1 雷諾平均N-S方程
        §2.2.2 流體控制方程的求解
        §2.2.3 湍流模型
        §2.2.4 定常流場計算驗證
    §2.3 氣動外形參數(shù)化方法
        §2.3.1 基于CST的翼型參數(shù)化方法
        §2.3.2 基于CST的三維機翼外形參數(shù)化方法
    §2.4 網(wǎng)格變形技術(shù)
    §2.5 優(yōu)化方法
        §2.5.1 直接優(yōu)化方法
        §2.5.2 基于代理模型的優(yōu)化方法
        §2.5.3 進化算法
    §2.6 本章結(jié)論
第三章 跨聲速氣動特性的不確定性及全局靈敏度分析
    §3.1 不確定性分析
        §3.1.1 不確定性來源及分類
            §3.1.2 不確定性描述
    §3.2 靈敏度分析
        §3.2.1 局部靈敏度分析
        §3.2.2 全局靈敏度分析
    §3.3 不確定性分析方法
        §3.3.1 蒙特卡洛方法
        §3.3.2 混沌多項式方法
    §3.4 考慮幾何形狀的氣動特性的不確定性及靈敏度分析
        §3.4.1 氣動分析算例
        §3.4.2 幾何形狀不確定性描述
        §3.4.3 關(guān)于NIPC方法計算量的討論
        §3.4.4 氣動特性的不確定性分析
        §3.4.5 氣動特性的全局靈敏度分析
    §3.5 基于稀疏網(wǎng)格的混沌多項式方法及氣動不確定性分析
        §3.5.1 基于稀疏網(wǎng)格的混沌多項式方法
        §3.5.2 氣動特性的不確定性分析
        §3.5.3 不同流動區(qū)域的隨機氣動特性分析
    §3.6 本章結(jié)論
第四章 基于不確定性的氣動穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計方法研究
    §4.1 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計
        §4.1.1 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學(xué)描述
        §4.1.2 傳統(tǒng)的穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計方法
    §4.2 自適應(yīng)的穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計方法
    §4.3 氣動穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計
        §4.3.1 定常流場求解
        §4.3.2 氣動穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計問題描述
    §4.4 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計結(jié)果及分析
        §4.4.1 NIPC方法的計算效率及精度
        §4.4.2 穩(wěn)健性優(yōu)化方法的效率和精度
        §4.4.3 穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計的氣動特性
    §4.5. 本章結(jié)論
第五章 氣動外形優(yōu)化設(shè)計中的高維問題優(yōu)化方法研究
    §5.1 基于POD與CST方法的參數(shù)空間變換方法
        §5.1.1 POD方法介紹
        §5.1.2 基于POD-CST的參數(shù)空間變換方法的構(gòu)建
        §5.1.3 RAE2822翼型跨聲速減阻優(yōu)化設(shè)計
        §5.1.4 三維機翼的氣動外形優(yōu)化設(shè)計
        §5.1.5 小結(jié)
    §5.2 基于高維模型表示的氣動優(yōu)化方法研究
        §5.2.1 高維模型表示
        §5.2.2 基于Kriging模型的HDMR建模思路
        §5.2.3 基于“教”與“學(xué)”模式的優(yōu)化算法
        §5.2.4 自適應(yīng)的HDMR優(yōu)化框架
        §5.2.5 算例驗證
        §5.2.6 翼型、機翼跨聲速氣動外形優(yōu)化設(shè)計
        §5.2.7 小結(jié)
    §5.3 本章結(jié)論
第六章 研究工作總結(jié)與展望
    §6.1 本文研究工作總結(jié)
    §6.2 本文創(chuàng)新點
    §6.3 未來工作展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況
致謝



本文編號：3664234