基于三维非结构网格的连续伴随优化方法

《基于三维非结构网格的连续伴随优化方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第47卷第1期2015年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsDOI：lo．16356／j．1005—2615．2015．01．021基于三维非结构网格的连续伴随优化方法徐兆可夏健高宜胜(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)V01．47No．1Feb．2015摘要：基于非结构网格，采用Euler方程、连续伴随方法以及自由形面变形技术(Free-formdeformation，FFD)结合序列二次规划(seque

2、ntialquadraticprogramming，sQP)优化算法，开发出了三维飞行器的气动外形优化代码。应用Fortran90语言，动态存储数组和指针，节省了内存。采用Roe形式的二阶迎风格式和LU—sGS隐式时间离散格式求解连续伴随方程，同时采用一种新的参数化坐标求解方法，使得FFD技术更加鲁棒。和有限差分方法求得的梯度进行比较，验证了连续伴随方法所求梯度的正确性，实现了0NERAM6机翼的减阻优化，证明本文开发的优化代码能够实现三维气动外形的减阻优化。关键词：非结构网格；连续伴随方法；Euler方程；Ro

3、e格式；LU—SGS隐式格式中图分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)01一0145一08ContinuousAdjointApproachtoAerodynamicOptimizationon3DUnstructuredGridsX甜Z^口。是P，Xi口-厂i口砚，I：、口oyis^P咒g(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China

4、)Abstract：Basedonunstructuredgrids，codesfor3DaerodynamicshapeoptimizationaredevelopedusingEulerequations’solution，continuousadjointmethod，free—formdeformation(FFD)strategy，andse—quentialquadraticprogramming(SQP)optimizationmethod．Fortran90isusedforthedynamics

5、torageofarraysandpointersandforsavingmemory．Second—orderRoe—typeupwindschemeandLU—SGSschemeareusedtosolvethecontinuousadjointequations，andanewapproachtocomputingparametriccoordinatesisadoptedsothatFFDcanberobuster．Thegradientsoftheadjointmethodarecomparedwith

6、thoseofthefinitedifference．ThedesignedsystemissuccessfuUyappliedtoONERAM6wingtransonicshapeoptimizationwiththepurposeofreducingdrag，andtheresultshowsthatthesystemisreliableandefficientforreducingdragdesign．Keywords：unstructuredgrids；continuousadjointapproach；

7、Eulerequations；Roescheme；LU—SGSimDlicitscheme早期气动外形设计的主要方法是利用风洞进行实验，但实验方法的缺点是成本高和周期长。随着计算机性能和计算流体力学(Computationalfluiddynamics，CFD)技术的飞速发展，结合CFD技术和优化理论的气动外形设计技术越来越受到重视。气动优化方法分为全局优化方法和基于梯度的优化方法。全局优化方法如基因算法和高效全局优化(Efficient910baloptimization，EG0)算法等，已具有较广泛的应用[1

8、屯]。传统基于梯度的优化设计方法是有限差分法，但其计算量随着设计变量个数的增加而增加，从而导致该方法在设计中难以广泛应用。1988年Jameson首先提出最优控收稿日期：2014一09—23；修订日期：2014—10一21通信作者：夏健，男，教授，博士生导师，E-mail：jxia@nuaa．edu．cn。146南京航空航天大学学报第47卷制的方法对跨声速的气动外形进行优