基于连续伴随方法的高超声速飞行器高精度气动优化

• 作者: 高昌 李正洲 黄江涛 贺元元 吴颖川 乐嘉陵 桂丰
• 来源期刊: 航空学报
• 关键词: 高超声速飞行器 高精度气动优化 连续伴随方法 FFD方法 SQP算法
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学|Fluid Mechanics and Flight Mechanics
• 页码范围: 164-175
• 页数: 12页
• 分类号: V211
• 语种: 中文

摘要

高精度气动优化是改善高超声速飞行器气动性能的必要途径.基于Navier-Stokes方程推导了连续伴随方程以及与气动力目标函数对应的边界条件和壁面灵敏度公式,考虑了层流输运系数变分对伴随方程的贡献,采用基于二阶熵修正Roe格式的伴随对流项离散形式,构造了适用于高超声速流动的连续伴随求解器;结合FFD(Free Form Deform-ation)参数化方法和SQP(Sequential Quadratic Programming)优化算法构建了高精度梯度优化框架;在高超声速来流条件下对二维翼型和Sanger飞行器机翼优化开展了验证和应用.结果显示,在高超声速流动条件下所采用的伴随对流项离散形式具有较好的鲁棒性和低耗散性;连续伴随求解器能够较好地给出气动力目标函数梯度;优化后Sanger机翼构型通过二次激波压缩实现了减阻增升,升阻比提高5.0％;验证了连续伴随优化作为高超声速飞行器高精度气动优化方法的可行性.