二元可变后缘翼型的鲁棒优化设计

《二元可变后缘翼型的鲁棒优化设计》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、2015年5月第41卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2015Vol_41No．5http：?7bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0387二元可变后缘翼型的鲁棒优化设计郑宇宁1，邱志平1，黄仁～，苑凯华2(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2．北京机电工程研究所，北京100074)摘要：为了改善二元可变后缘翼型在外界条件变化时的气动稳

2、定性，提出了一种考虑不确定性的鲁棒性优化方法．在类别形状函数变换(CST)方法的基础上，建立了二元可变后缘翼型的参数化模型．探讨了确定性优化方法与鲁棒性优化方法的区别．充分考虑翼型几何形状和来流马赫数的不确定性，进行了最大化升阻比均值、最小化升阻比标准差的鲁棒优化设计．对于优化后的可变后缘翼型，计算了变形所需的驱动能．结果表明：鲁棒性优化方法在提升翼型气动性能的同时降低了该性能对来流马赫数的敏感度，鲁棒性优化翼型所需的驱动能有所减少．关键词：CST方法；变后缘；不确定性；鲁棒性优化；驱动能中图分类号：V211+．4文献标识码：A文章编号：1001．5965(2

3、015)05-0897-07传统的翼型由于几何外形基本确定不变，随着来流马赫数的逐步增大，气动性能退化明显．与传统翼型相比，可变后缘翼型能够实现后缘的连续光滑变形，改善升阻特性，具有较高的气动效率⋯．已有研究中，“MissionAdaptiveWing”项目旧1的研究者通过光滑地改变翼型前缘和后缘弯度，获得了巡航性能、机动性能等方面的改进；DeGaspari和Ricci"。进行了可变后缘翼型气动与结构的协同优化，获得了最优气动外形；陈钱等¨1针对可变后缘翼型开展了数值与实验研究，改善了传统刚性偏转翼型的气动特性和流动分离特性．然而，可变后缘翼型在设计和使用过程

4、中也面临系统参数和使用环境在内等诸多不确定因素，这些不确定因素的扰动会严重影响翼型的性能”J．针对这一问题，Huyse等M3提出了减小马赫数随机波动对跨声速翼型气动性能影响的鲁棒优化设计方法；Padulo等"o从变量不确定传播的角度出发，将一种兼顾效率和精度的随机方法应用于翼型的鲁棒优化设计中．但是，文献[6-7]的鲁棒优化设计仅针对传统翼型，而研究可变后缘翼型优化设计的文献却十分有限，并且主要集中在确定性领域¨，．鉴于此，本文将从二元可变后缘翼型的参数化建模方法出发，在应用代理模型和遗传算法的基础上，发展一种高效的鲁棒性优化设计方法，获得综合性能优良的可变后

5、缘翼型．1翼型的参数化方法本文首先采用CST(Class—ShapeFunctionTransformation)⋯参数化方法对传统翼型进行建模，在此基础上引入变形参数，实现可变后缘翼型收稿日期：2014-06-30；录用日期：2014-09—19；网络出版时间：2014—11-2709：08网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／10．13700／j．bh．10016965．2014．0387．html基金项目：国家自然科学基金(11372025，11432002)；国防基础科研计划(A0420132101，JCKY2013601B)；高等

6、学校学科创新引智计划(B07009)作者简介：郑宇宁(1990一)，男，陕西西安人，博士研究生，ynzheng@buaa．edu．en+通讯作者：黄仁(1986一)，男。湖南怀化人，博士，huangren@buaa．edu．en，主要研究方向为气动弹性力学．；f用格式：郑字宁，邱志平，黄仁，等．二元可交后缘翼型的鲁棒优化设计ⅣJ．北京航空航天大学学报，2015，41p)：897·903．ZhengYN，QiuzP，HuangR，eta1．Robustdesignoptimizationofatwo-dimensionalairfoilwithdeformabl

7、etrailingedgefJJ．Jouxrna／ofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics．2015。41(5)：897—903(inChinese)．898北京航空航天大学学报的快速建模过程．CST参数化方法使用翼型几何参数(前缘半径、后缘角和后缘位置)作为部分控制参数，由于具有设计变量少、可调节、设计空间大等优点，适合与遗传算法相结合解决气动优化的问题．翼型的几何曲线可表示为詈(÷)=c(x)S(Xc)+÷‘了Zte(·)式中：x／c为翼型弦向的无量纲坐标值；C(x／c)和S(x／c)分别称为类别函数和形

8、状函数；彳。。／c为后缘点的初始位置．