基于kriging代理模型的高超声速飞行器气动外形优化

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1、中图分类号：V211.3论文编号：102870118-S021学科分类号：080103硕士学位论文基于Kriging代理模型的高超声速飞行器气动外形优化研究生姓名吴功名学科、专业流体力学研究方向计算流体力学指导教师夏健教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringAerodynamicShapeOptimizationofHypersonicVehicleBasedonKrigingSurrogateMo

2、delAThesisinFluidMechanicsbyWuGongmingAdvisedbyProf.XiaJianSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要高超声速飞行器是衡量一个国家科技发展水平高低的标志之一。因为高超声速飞行器具有速度快、反应时间短、突防能力强等特点，有着巨大的军事价值和潜在的经济价值。飞行器的气动性能是评价其优劣最为基础的指标之一，在进行复杂的气动外形设计时，如何实现在保证精度的前提下，提高优化效率减少整个设计过程花费的时间一直是一个难题。因此本文将针对飞行器气动布局优化设计中的问题，开展基于气动代理模型的气动布局优化设计方法研究，发展具有工程应用价值的计算方法。本文首先

4、介绍了流场的数值计算方法，其中包括流动控制方程及其空间离散、时间离散、边界条件、和湍流模型；然后介绍了Kriging代理模型的基本内容，利用样本点建立起代理模型的一般流程；之后介绍了基于代理模型用DIRECT优化方法寻优的过程，按照一定的规则对样本空间不断地进行分割，直至寻找到符合要求的设计点。最后对飞行器外形进行参数化设计，对上述算法进行考核验证，计算结果表明该方法能够高效、精确的对高超声速飞行器气动外形进行优化设计，具有广泛的工程实用价值。关键词：高超声速飞行器，气动外形，Kriging代理模型，优化算法，几何参数化I基于Kriging代理模型的高超声速飞行器气动外形优化ABSTRACT

5、Hypersonicvehicleisoneofthesymbolstomeasurethelevelofthedevelopmentofacountry'sscienceandtechnology.Becausethehypersonicvehiclehasthecharacteristicsoffastspeed,shortreactiontime,penetrationabilityandsoon,ithasgreatmilitaryvalueandpotentialeconomicvalue.Theaerodynamicperformanceofaircraftisoneofthem

6、ostbasicindicatorstoevaluateitsadvantagesanddisadvantages.Howtoachievethepremiseofensuringaccuracyandimprovingtheefficiencyofoptimizationisalwaysadifficultprobleminthedesignofcomplexaerodynamicconfiguration.Therefore,aimingattheproblemsinaerodynamiclayoutoptimizationofaircraft,thispaperdevelopsaero

7、dynamicshapeoptimizationdesignmethodbasedonthesurrogatemodel,anddevelopsacalculationmethodwithengineeringapplicationvalue.Thispaperfirstintroducesthenumericalcalculationmethod,includingflowcontrolequationan