结合响应面法与网格法的低速翼型优化设计

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1、第2卷第2期2011年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTlCAI。SCIENCEANDENGlNEERINGV01．2MayNO．22011文章编号：1674—8190(2011)02—176—05结合响应面法与网格法的低速翼型优化设计刘寒松，焦予秦(西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，西安710072)摘要：本文首先了介绍响应面法和网格法的基本原理，翼型绕流场分析使用有限体积法空间离散和RUNGE．KUTTA时间迭代格式进行N—S方程计算，由翼型表面压力和摩擦力数值积分得到升力和阻力。然后，以NACA00

2、12和GAW-1为算例，结合响应面法和网格法进行低速翼型的减阻优化设计，算例表明：在应用响应面法进行低速翼型优化时，采用网格法寻找最优解是可靠的，且具有较好的收敛特性，具有一定的工程应用价值，同时也具有一定的局限性。关键词：响应面法；网格法；低速翼型；N-S方程中图分类号：V211．41+2文献标识码：AOptimizationofLow—speedAirfoilBasedonResponseSurfacewithMethodofLatticeLiuHansong，JiaoYuqin(NationalKeyLaboratoryofScie

3、nceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolyteehniealUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Theresponsesurfacemethodandmethodoflatticearecombinedforlow-speedairfoildrag-reducingdesign，andtheprinciplesofresponsesurfacemethodandmethodoflatticeareintroduced

4、inthispaper．Thead-vantagesanddisadvantagesofthemethodaredescribed．FlowfieldaroundairfoilareanalyzedusingtheNavier-StokesequationsnumericalsimulationinwhichfinitevolumediscretizationiSdoneandfive-stepRUNGE-KUTTAtimesteppingiscarriedout．Theliftanddragarecalculatedbyintegrat

5、ingofthepressureandfrictionontheairfoilsurface．WithNACA0012andGAW-1astheinitialairfoiI，thetrustregioniSfoundaftertWOtimesoptimiza—tion，theoptimumshapeisobtainedinthetrustregion．Thedesignresultsindicatethatresponsesurfacemeth—odwithmethodoflatticeinsearchoftheoptimalsoluti

6、onintheairfoildesigniSfeasible．reliableandofacertainvalueinengineering．Keywords：responsesurfacemethod；methodoflattice；low-speedairfoil；Navier-Stokesequations0引言机翼是飞机产生升阻力的主要部件，而构成机翼的翼型对飞机性能有很大影响。D．P．Raymer指出：“就许多方面来说，翼型是飞机的心脏。”在过去几十年里，翼型设计者设计了大量性能优异、满足不同需求的经典翼型，如NACA系列等。传

7、统上，翼型的气动优化设计大多数是依靠基于梯度的搜索算法，这些算法的主要问题是容易产收稿日期：2010—06—21；修回日期：2010—11—17通信作者：刘寒松，liuhansong_@126．com生局部最优解，优化质量对翼型的初始外形的依赖性很强。近年来，使用响应面法来优化翼型获得了越来越多的青睐，响应面法对工程问题具有很强的鲁棒性，使用者不需修改流场计算程序本身。其优势在于，可以通过较少的数值试验获得设计变量与性能之间足够准确的相互关系，依靠该关系构造设计变量的全局逼近，十分方便。Stanford大学的眈一ridLRodriguez

8、用响应面法对超音速巡航飞机进行了优化，Wisconsin-Madison大学的MatthewS．Allen介绍了响应面法在分析气动弹性问题时的不稳定性问题，西北工业大学的熊俊涛使用响应面法对跨