《翼型多目標氣動優(yōu)化設(shè)計方法》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《翼型多目標氣動優(yōu)化設(shè)計方法（23頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、翼 型 多 目 標 氣 動 優(yōu) 化 設(shè) 計 方 法 導(dǎo) 言n 什 么 是 優(yōu) 化 優(yōu) 化 設(shè) 計 策 略n 優(yōu) 化 設(shè) 計 的 工 作 流 程n 翼 型 表 示 方 法n 優(yōu) 化 設(shè) 計 算 法n 數(shù) 值 模 擬 方 法 優(yōu) 化 算 例（NACA0012） n 多 目 標 遺 傳 算 法 算 例n 多 目 標 模 擬 退 火 算 法 算 例 結(jié) 論 導(dǎo) 言 什 么 是 優(yōu) 化 優(yōu) 化 包 含 的 要 素 設(shè) 計 變 量 計 算 過 程 計 算 結(jié) 果 優(yōu) 化 目 標 優(yōu)化算法 優(yōu) 化 設(shè) 計 策 略 優(yōu) 化 設(shè) 計 的 工 作 流 程 翼 型 表 示 方 法 優(yōu) 化 設(shè) 計 算 法 數(shù) 值 模
2、 擬 方 法 優(yōu)化算法 2、計算翼型曲線3、gambit生成網(wǎng)格4、Fluent計算6、是否滿足終止條件1、生成初始參數(shù) 程序終止7、由modelFRONTIER的優(yōu)化算法生成一組新的參數(shù)5、得到Cl,Cd,Cl/Cd否是 設(shè) 計 變 量計 算 過 程結(jié) 果目 標 翼 型 表 示 方 法 解 析 函 數(shù) 形 狀 擾 動 方 法 為 Hicks-Henne函 數(shù) 簇： m、n為參數(shù)0 0( ) ( ) ( )n i iiy x y x f x ln(0.5)ln( )( , , ) sin n mif x m n x if i即 為 設(shè) 計 變 量 ， 改 變 i的 值 即 可 得 到一 系 列
3、 光 滑 翼 型 Hicks-Henne函 數(shù) 簇 ： 函 數(shù) 滿 足 的 條 件 參 數(shù) m對 應(yīng) 函 數(shù) 極 值 點 的 位 置 ， 函 數(shù) 在 x=m點 處 取 到 最大 值 1， 向 兩 側(cè) 迅 速 減 小 ； 函 數(shù) 在 0、 1點 對 應(yīng) 取 0值 ， 保 證 了 上 下 一 面 結(jié) 合 處 的連 續(xù) 性 ； 參 數(shù) n對 應(yīng) 函 數(shù) 的 形 狀 ， n的 值 越 大 ， 函 數(shù) 峰 值 兩 側(cè) 下降 的 速 度 越 快 ； 函 數(shù) 在 x=0點 導(dǎo) 數(shù) 為 零 ， 這 就 保 證 了 上 下 翼 面 在 0點 結(jié)合 處 的 光 滑 性 。 Hicks-Henne函 數(shù) 簇 ： 函
4、 數(shù) 圖 形 mi=0.1、 0.3、 0.5、 0.7、 0.9 ni =3 、 3 、 3 、 3 、 1 (i=1、 2、 3、 4、 5) 優(yōu) 化 設(shè) 計 算 法 ： 遺 傳 算 法 簡 單 遺 傳 算 法 的 遺 傳 操 作 主 要 有 三 種 :選 擇(selection)、 雜 交 (cross-over)、 變 異(mutation)。 選 擇 操 作 根 據(jù) 個 體 的 適 應(yīng) 度 函 數(shù) 值 所 度 量 的 優(yōu) 劣 程度 決 定 它 在 下 一 代 是 被 淘 汰 還 是 被 遺 傳 。 雜 交 算 法 交 換 隨 機 挑 選 的 兩 個 個 體 的 某 些 位 ， 變 異
5、 算 子 則 直 接 對 一 個 個 體 中 的 隨 機 挑 選 的 某 一 位進 行 突 變 。 優(yōu) 化 設(shè) 計 算 法 ： 模 擬 退 火 算 法 模 擬 退 火 算 法 是 一 種 基 于 Monte Carlo 迭代 求 解 的 啟 發(fā) 式 隨 機 搜 索 算 法 ， 它 源 于 固 體退 火 原 理 ， 首 先 將 固 體 加 溫 至 充 分 高 ， 使 固體 內(nèi) 部 的 粒 子 變 為 無 序 狀 ， 內(nèi) 能 增 大 ， 再 讓其 徐 徐 冷 卻 ， 粒 子 漸 趨 有 序 ， 最 后 在 常 溫 時達 到 基 態(tài) ， 內(nèi) 能 減 為 最 小 。 模 擬 退 火 算 法 用內(nèi) 能
6、E模 擬 目 標 函 數(shù) ， 用 溫 度 T作 為 控 制 參 數(shù) 。 優(yōu) 化 設(shè) 計 算 法 ： 多 目 標 算 法 及 約 束 條 件 處 理 Pareto邊 界 的 處 理 方 法 ： 僅 對 Pareto邊 界 進 行 操 作 ， 這就 同 時 考 慮 到 了 每 個 目 標 的 進 展 ， 并 且 能 大 大 簡 化 運算 。 權(quán) 系 數(shù) wi處 理 為 函 數(shù) ： 用 一 定 的 算 法 計 算 當 前 wi的值 以 消 除 操 作 中 的 主 觀 因 素 ， 使 得 對 每 個 目 標 的 處 理更 有 效 。 ni 1obj wi iF 利 用 Gambit生 成結(jié) 構(gòu) 化 網(wǎng)
7、 格 能 大 大 提高 FLUENT的 計 算 速 度和 精 度 。數(shù) 值 模 擬 方 法：網(wǎng) 格 生 成 數(shù) 值 模 擬 方 法：流 場 計 算 本文選擇N-S方程作為流場計算的主控方程，湍流模式使用Spalart-Allmaras（S-A）模型，邊界采用遠場壓力條件采用一階迎風差分格式離散控制方程。 我們首先驗證了翼型在不同攻角下的氣動性能，其中，2 o 攻角，2.63馬赫下，計算值與實驗值的壓力系數(shù)曲線對比如圖。證明了流場計算模型和參數(shù)的選擇是相當有效的。 優(yōu) 化 算 例 及 結(jié) 果 多 目 標 遺 傳 算 法 （ MOGA)算 例 多 目 標 模 擬 退 火 算 法 (MOSA)算 例
8、 結(jié) 果 討 論 優(yōu) 化 算 例 的 設(shè) 計 要 求 初 始 翼 型 選 用 NACA0012， Ma=0.75， 迎 角 2.57o ； 優(yōu) 化 后 翼 型 的 最 大 厚 度 不 小 于 原 始 翼 型 的 厚 度 ； 要 求 提 高 升 力 、 降 低 阻 力 、 提 高 升 阻 比 。 優(yōu) 化 算 例：翼 型 及 壓 力 系 數(shù) 曲 線 對 比優(yōu) 化 前 后 機 翼 形 狀 及 壓 力 系 數(shù) 對 比 曲 線 MOGA算 例 ： 結(jié) 果 表 格 Cl Cd Cl/Cd初 始 翼 型(2.57o) 0.4363 0.0242 18.03中 間 翼 型(2.57o) 0.5780 0.01
9、78 32.47優(yōu) 化 翼 型(2.57 o) 0.6812 0.0134 50.84優(yōu) 化 翼 型(1.829 o) 0.5237 0.0115 45.54表1、多目標遺傳算法優(yōu)化結(jié)果表格 MOSA算 例 ： 結(jié) 果 表 格 Cl Cd Cl/Cd初 始 翼 型 (2.57o) 0.4363 0.0242 18.03中 間 翼 型 (2.57o) 0.4968 0.0161 30.86優(yōu) 化 翼 型 (2.57o) 0.5206 0.0109 47.76優(yōu) 化 翼 型 (2.5969 o) 0.5273 0.01096 48.11表2、多目標模擬退火算法優(yōu)化結(jié)果 MOGA算 例 ： 圖 形 對 比 MOGA優(yōu)化前后流場等馬赫數(shù)曲線及翼面附近速度矢量圖 MOSA算 例 ： 圖 形 對 比 MOSA優(yōu)化前后流場等馬赫數(shù)曲線圖 MOGA優(yōu)化后翼型升阻比提高182.0%，而其中形狀變化帶來的提高是152.6%，其余部分則源自有效攻角的增大。 MOSA優(yōu)化后翼型升阻比提高164.9%，但單純形狀變化帶來的提高是166.8%，翼型形狀優(yōu)化效果更加明顯。 結(jié) 果 比 較 Questions ?Thank you
翼型多目標氣動優(yōu)化設(shè)計方法
