考虑吸气影响的层流翼型梯度优化设计

针对层流翼优化设计问题，推导考虑吸气影响的层流-湍流转捩耦合伴随方程，并结合链式求导法则、自动微分技术及CK(Coupled Krylov)算法实现耦合伴随方程的高效求解，构建基于离散伴随理论的混合层流(HLF)翼梯度优化设计系统。转捩预测采用基于扰动放大因子模型(AFM)的e^N方法。层流飞行试验结果表明，基于AFM的转捩预测方法能够有效捕捉吸气控制影响下T-S(Tollmien-Schlichting)扰动波失稳诱导的转捩现象。利用构建的梯度优化系统开展层流翼型多点设计，并与非梯度优化方法的优化结果进行对比。自然层流设计结果对比显示，不同优化方法得到的设计结果呈现出较强的一致性。混合层流翼型多点设计结果显示，混合层流优化具有比自然层流优化更强的减阻能力。相比于自然层流优化翼型，混合层流优化翼型分别减阻6.1%、5.9%、33.3%、9.5%。本文构建的基于离散伴随的层流翼梯度优化方法能使混合层流机翼的气动性能得到大幅提升，可为未来混合层流机翼减阻设计提供方法支撑。