基于工程环境的气动多目标优化设计平台研究

• 作者: 李权 赵轲 郭兆电 雷武涛
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 多目标优化 气动设计 遗传算法 计算流体力学 自由曲面变形技术
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 方案设计与多学科分析
• 页码范围: 255-268
• 页数: 14页
• 分类号: V211
• 语种: 中文
• DOI: 10.7527/S1000-6893.2015.0315

摘要

工程环境中,飞机气动力设计面临在多个目标和多种约束条件下寻找最优值,需在较短时限内完成设计优化,并保证最终方案可靠.基于高性能计算环境,采用现代计算流体力学(CFD)数值模拟技术和优化技术等构建了面向实际工程的飞行器气动多目标优化设计平台:采用基于非均匀有理B样条(NURBS)方法的自由曲面变形技术,实现对工程复杂气动外形的参数化表达;采用网格变形技术,实现优化过程中计算网格的自动更新;采用基于有限体积方法和多块结构网格的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程并行解算器进行气动力求解;采用基于精英保留策略的非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标全局优化求解;采用非线性单纯形算法进行局部优化求解,优化过程中,通过人工调整优化种群,引入人工经验,构建“人在回路”的设计流程.以某翼型/机翼气动力优化设计为例对该平台技术进行验证:多目标优化设计可得到清晰的Pareto前沿解分布;优化后的翼型/机翼在满足各项约束的前提下,具备更高的综合气动性能.结果表明:所发展的气动多目标优化设计平台具有很好的工程适用性.