非定常动态演化伴随方法在翼型气动设计中应用.pdfVIP

非定常动态演化伴随方法在翼型气动设计中的应用 高莹莹 何 枫 沈孟育 清华大学航天航空学院，北京100084 摘要 在传统的基于定常流动解和伴随方程定常解的伴随方法的基础上，对定态飞行气动 外形的优化设计提出了基于非定常流动控制方程瞬态解和非定常伴随方程瞬态解的新的优 化方法,即动态演化伴随方法。新方法保留了传统伴随方法适用于具有大数量设计变量的 气动优化问题的优点，而且比传统的伴随方法可节省大量的计算时间。对于翼型设计的大 量算例结果表明，新方法与传统方法具有相同的精度。 关键词：气动优化;动态演化方法;伴随方法;动态演化伴随方法 算网格数为217×49，翼型表面的160个网格点都作为设计变量。计算结果如图l-4所 示。在计算机硬件条件和其他计算方法相同的前提下，动态演化伴随方法需要63个设 计周期，CPu时间636秒可以将阻力系数由0．015下降到0．01l，减小了27％，初始升 力系数为0．3ll，优化后的升力系数也为0．3ll。而传统伴随方法需要70个设计周期， 3783秒才能得到同样的阻力系数。动态演化伴随方法的计算效率是传统方法的5．9倍。 图1翼型形状比较 图2压力系数比较 图3阻力系数变化情况 图4升力系数变化情况 四、结论 本文介绍了对定态飞行气动外形的优化设计问题的动态演化伴随方法及它在翼型 无粘及粘性绕流气动优化问题中的应用。对于反问题和减阻优化等算例的计算结果表 明：与传统的伴随方法相比，动态演化伴随方法的计算效率有了大幅度的提高，显示出 在工程应用中的良好前景。 参考文献 1 Jameson Con扛Dl ofSci％tific A．Aerod”amicDesi印via Theory．Joumal Corrlputing，1988，V01．3， No，3． A讲foil theEuler 2 Jameson J．Connol Based A，Reuthcr Theory DesignUsing equatiolls．AIAAP印er， 】994．94—4272． 3 Jameson tlleNavier-SoDkes A，PierceN．A，Maninelli Ae刚ymmicDesi弘Using Equ撕。璐． L．optimmn AIAA Paper，1997，97-0101． 4张涵信．沈盂育．基于动态演化的最优化方法．近代空气动力学研讨会论文集，北京：中国宇航出 版社．2005：49．53 5 Gao airfoil theEuIer basedon Feng，SheIlMeIlg”．Aemd)，namicdesi印usingequations Ying)ring，He 也e evolutionm甜lodandthecon仃ol China d”amic thcory．SciencePhysics，Mecb狮ics＆Astronomy， 20ll，V01．54，No．4：697—702． April