【摘 要】
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机翼翼型几何外形设计是飞机形状设计与空气动力学研究中一项非常重要的内容,而基于空气动力性能数值计算的翼型优化设计可以降低优化成本,缩短设计周期,已逐渐成为目前翼型研究的主要发展方向。本文给出了一种基于势流模型与等几何配点法的机翼翼型优化方法。首先,在分析翼型的研究意义、研究现状和等几何分析方法的研究现状的基础上,利用不可压缩理想来流下的势流流动模型,并基于等几何分析中的配点法对翼型进行了计算求解。
【基金项目】
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国家自然科学基金(61872316);
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机翼翼型几何外形设计是飞机形状设计与空气动力学研究中一项非常重要的内容,而基于空气动力性能数值计算的翼型优化设计可以降低优化成本,缩短设计周期,已逐渐成为目前翼型研究的主要发展方向。本文给出了一种基于势流模型与等几何配点法的机翼翼型优化方法。首先,在分析翼型的研究意义、研究现状和等几何分析方法的研究现状的基础上,利用不可压缩理想来流下的势流流动模型,并基于等几何分析中的配点法对翼型进行了计算求解。其次,基于推导出的势流模型和叶素理论计算翼型的空气动力特性指标。最后,构造了包含升阻比和拟合项的目标函数,运用最优化方法求解优化后翼型。在优化翼型的求解过程中,通过渐进迭代逼近对翼型数据点进行拟合,得到三次NURBS曲线作为初始翼型曲线。考虑到翼型的升阻比、光滑性与连续性,都是评判翼型形状好坏的标准,为了实现以上目标,将最大升阻比和最小拟合项作为目标函数,运用梯度下降法和遗传算法等优化算法进行求解分析,分别得到优化后翼型的形状和相关气动性能。实验结果表明,本文提出的基于势流模型与等几何配点法的机翼翼型优化算法可以得到较好的优化翼型,保持了机翼翼型的自身特点,例如超临界翼型,在光滑几何外形的同时,对升阻比这一性能指标有了进一步的提升。
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