超/高超声速进气道高效优化方法及应用研究

发布时间：2021-04-28 04:36

　　本文建立了基于伴随方程的优化系统,并利用该系统针对二元进气道反设计、二维进气道与三维复杂进气道及前体优化等工作展开研究。首先,本文构建出基于伴随方法的优化系统。本文对系统各部分进行了测试与验证,将五个部分集成得到完整的优化系统,可进行基于伴随方法的气动性能优化。其次,利用该系统对于二维进气道外压缩段的反设计工作展开了研究。本文将反设计问题转化为优化问题,壁面目标压力分布与当前构型壁面压力分布差异作为优化问题的目标函数,建立了壁面压力分布可控的二维进气道外压缩段反设计方法,并对于不同来流马赫数与压升梯度进行了参数化研究。结果表明,基于伴随方程的反设计方法计算出的几何型线,其压力分布相对于基于特征线理论的反设计方法,与目标压力分布更为接近。同时,对二维弯曲激波压缩进气道的设计点与非设计点均进行基于伴随方程的优化。对设计点马赫数为3.5的工况进行优化,将设计点的总压恢复从原来的0.666优化到最终的0.696;对8组非设计点进行总压恢复优化,获得了良好的优化结果,为进气道非设计点型面优化提供了一定的参考。最后,对三维复杂气动构型尤其是三维进气道以及升力构型进行了基于伴随方程的优化。在对二元弯... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 进气道设计与优化研究概况
    1.3 基于伴随方法的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第二章 伴随优化程序及验证
    2.1 流动方程与流场验证
    2.2 伴随方程与梯度验证
    2.3 几何变形方法
    2.4 网格变形方法
    2.5 优化算法与平台构建
    2.6 本章小结
第三章 基于伴随方法进气道外压缩面反设计研究
    3.1 反设计问题构建
    3.2 反设计初步探索
    3.3 马赫数参数化研究
    3.4 压升梯度参数化研究
    3.5 本章小结
第四章 二维弯曲激波压缩进气道优化研究
    4.1 原始构型设计点优化
    4.2 进气道不同马赫数优化
        4.2.1 非设计点Mach=2.8
        4.2.2 非设计点Mach=3.0
        4.2.3 非设计点Mach=4.0
        4.2.4 非设计点Mach=4.5
    4.3 进气道不同攻角优化
        4.3.1 非设计点α= -6°
        4.3.2 非设计点α= -3°
        4.3.3 非设计点α=3°
        4.3.4 非设计点α=6°
    4.4 本章小结
第五章 三维进气道及前体优化设计研究
    5.1 二元曲激波进气道优化
        5.1.1 原始构型分析
        5.1.2 设计变量与优化方法
        5.1.3 优化结果分析与讨论
            5.1.3.1 优化过程
            5.1.3.2 优化前后变形
            5.1.3.3 敏感性分析
            5.1.3.4 优化前后流场
    5.2 内收缩进气道优化
        5.2.1 原始构型分析
        5.2.2 设计变量与优化方法
        5.2.3 优化结果分析与讨论
            5.2.3.1 优化过程
            5.2.3.2 优化前后变形
            5.2.3.3 敏感性分析
            5.2.3.4 优化前后流场
    5.3 升力体优化
        5.3.1 初始构型分析
        5.3.2 设计变量与优化方法
        5.3.3 优化结果分析与讨论
            5.3.3.1 优化过程
            5.3.3.2 优化前后变形
            5.3.3.3 敏感性分析
            5.3.3.4 优化前后流场
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间研究成果及学术论文



本文编号：3164814