A study of airfoil parameterization, modeling, and optimization based on the computational fluid dynamics method

• 来源期刊: 浙江大学学报（英文版）（A辑：应用物理和工程）
• 学科: 航空航天
• 关键词: 类别/形状函数转换 参数化 数值仿真 响应面模型 优化 翼型设计
• 年，卷（期）: 2016,（8）
• 页码范围: 632-645
• 页数: 14页
• 分类号: V22
• 语种: 英文

摘要

中文概要题目：基于数值计算方法的翼型参数化、建模与优化研究目的：1.比较并改善翼型参数化方法，获得设计变量少、拟合精度高的参数化方法；2.在参数化的基础上利用数值模拟的方法获取翼型流场参数，优化并获得特定条件下升阻比最大的翼型。创新点：1.通过与多项式拟合方法的对比证明了类别/形状函数转换（CST）法在翼型拟合方面的优越性，并通过调整控制点分布，在不增加设计变量的基础上改善了CST方法；2.通过建立响应面模型，利用多岛遗传算法与非线性序列二次规划法相结合的方式获得了更好的翼型优化效果。方法：1.利用修饰后的CST法对翼型进行参数化拟合与设计，并通过与二项式拟合法比较来验证其优越性；2.通过数值方法对翼型周围流场进行计算并与实验结果对比，获得精确计算气动参数的仿真条件；3.通过拉丁超立方采样获得设计变量，建立设计变量与翼型升阻比之间的响应面模型，通过多岛遗传算法与非线性序列二次规划法的结合和优化，得到一定条件下升阻比最大的翼型。结论：1. CST法是一种优秀的参数化方法，本文的优化改善了形状函数控制点选取法则，使其对翼型头部和尾部的描述更加精确；与多项式相比，CST法可以通过更少的设计变量得到更高的拟合精度。2.基于多岛遗传算法的非线性序列二次规划法在本文中用以优化翼型使其具有更高升阻比。优化前后翼型的比较显示，两种优化方法的结合可以得到比单独使用各优化方法更好的结果。