Aerodynamic multi-objective integrated optimization based on principal component analysis

Based on improved multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm with principal component analysis (PCA) methodology,an efficient high-dimension multiobjective optimization method is proposed,which,as the purpose of this paper,aims to improve the convergence of Pareto front in multi-objective optimization design.The mathematical efficiency,the physical reasonableness and the reliability in dealing with redundant objectives of PCA are verified by typical DTLZ5 test function and multi-objective correlation analysis of supercritical airfoil,and the proposed method is integrated into aircraft multi-disciplinary design (AMDEsign) platform,which contains aerodynamics,stealth and structure weight analysis and optimization module.Then the proposed method is used for the multi-point integrated aerodynamic optimization of a wide-body passenger aircraft,in which the redundant objectives identified by PCA are transformed to optimization constraints,and several design methods are compared.The design results illustrate that the strategy used in this paper is sufficient and multi-point design requirements of the passenger aircraft are reached.The visualization level of non-dominant Pareto set is improved by effectively reducing the dimension without losing the primary feature of the problem.     

基于流场/声爆耦合伴随方程的超声速公务机声爆优化

基于自主研发的大规模并行结构化网格CFD求解器PMB3D以及并行化伴随方程求解器PADJ3D，开展了流场/声爆伴随方程的求解研究。首先采用标准算例，对内部CFD代码PMB3D软件和声爆预测代码进行了声爆计算可信度验证，以及声爆强度对近场声压梯度的校核。针对并行环境下多块对接网格的近场声压提取操作的复杂性，提出了"包围盒"的方法实现并行环境下近场声压装配单元编号、网格块编号以及对应的进程编号确定，基于声爆计算坐标将并行传递的数据进行一维排序，为声爆预测、伴随方程以及梯度求解提供输入条件。通过线性插值雅克比矩阵实现均匀坐标系梯度信息向非均匀坐标转换，并进一步根据结构化网格特征提出了插值原则，简化了近场声压转换雅克比矩阵的变分。通过装配单元记录，实现声爆强度对流场守恒变量的变分结果向各个进程装配，将装配结果作为流场伴随方程的右端项实现流场声爆耦合伴随方程的求解。此外，对小型超声速公务机开展了声爆优化，对比分析了设计前后的声压及其频谱特性。     

粉尘颗粒在纤维介质表面沉积形成滤饼的计算机模拟

基于DLA模型,建立粉尘颗粒在纤维介质表面沉积形成滤饼的模拟模型.模拟中考虑了颗粒运动方式对滤饼孔隙率的影响.模拟结果表明,滤饼的形态结构与Pe数密切相关,Pe数越小,滤饼结构越松散、沉积颗粒的空间分布越不均匀.颗粒作惯性运动形成滤饼的孔隙率为0.720±0.024,不同Pe数下,滤饼厚度与沉积颗粒数均呈线性关系.     

特大展弦比机翼的特性与设计

大展弦比机翼有明显的升/阻(L/D)优势。但随着机翼展弦比的增大,在机翼结构重量控制条件下,机翼成柔性机翼,飞行中机翼的弹性变形量随速压(1/2ρV2)增大而增大,出现了严重的气动/结构耦合的问题。本文阐述了耦合问题的成因和解决途径,为特大展弦比机翼飞机(长航时无人机)的设计提供参考。     

气膜冷却恢复区的湍流模型

在 L am- Bremhorst低雷诺数 k- ε模型的基础上 ,发展了气膜冷却恢复区的湍流模型。原模型中的常数 cμ 和 c1代之以沿 x、y方向变化的参数 ,低雷诺数函数 fμ、f1和 f2 沿 x方向有所变化。修正后的模型可以在 0 .4～ 1.0的吹风比范围内 ,较好地描写恢复区内时均速度、湍动能和湍应力分布 ,并能正确模拟向不吹风情况过渡的恢复过程。     

叶片排旋转失速性能的研究

本文应用文献〔1〕中预测轴流压气机旋转失速性能的流动模型与方法,分析了叶片排安装角和稠度变化对旋转失速性能影响的试验结果,并得出了它们的规律性。比较了孤立叶片排与级的旋转失速性能的差异。讨论和评价了活态失速团结构模型。     

导热温度分布的有限元素法分析及瞬态计算的递归公式

本文回顾了导热温度计算程序作为高性能发动机预研项目的进行情况和取得的成果 ,并简要地说明了三维稳态和瞬态温度计算程序的特点。文中结合所用的时间递归公式 ,介绍了瞬态温度计算的稳定性和振荡现象 ,从而说明采用可选择加权系数递归公式的必要性。最后给出了显示稳定性和振荡现象的计算实例     

弱粘弹性材料结构振动系统的模态特点

 本文把弱粘弹性材料结构分为单模量和多模量情形,展开对其模态性能的讨论。本文指出了弱粘弹性材料结构的特征值是一组有理分式多项式方程的根,并给出了关于这些有理分式多项式方程根的一个定理。根据这一定理和弱粘弹性材料的动态性能特点,阐明了弱粘弹性材料结构的模态特点。     

复合材料盒段颤振特性试验研究

 本文介绍了一个复合材料盒段的颤振特性试验研究,包括地面共振试验。风洞颤振试验和计算分析。试验盒段为骨架-蒙皮式结构。一个试验盒段蒙皮为复合材料,另一个试验盒段蒙皮为铝合金。两种试验盒段骨架相同,均为铝合金梁架;两种试验盒段蒙皮厚度亦相同。试验和计算表明,复合材料盒段比铝合金合段颤振速度提高16.7％,盒段总质量减少17.7％。     

升力面尾涡卷起的地面效应

本文就二维平板从理论上证明了改进涡格法的超收敛性。用该方法研究了近地升力面尾涡卷起的地面效应。尾涡面上的自由线涡方向应与当地流线方向一致,通过迭代满足这一非线性边界条件的确定尾涡的形状。地面效应以镜象涡系模拟。一系列计算结果表明迭代迅速收敛。本文讨论了升力面距地高度对尾涡位置和形状的影响,计算表明当该高度小于一定距离后,尾涡呈现不稳定。