基于Kriging代理模型的高超声速飞行器气动外形优化
发布时间：2021-08-20 17:52
高超声速飞行器是衡量一个国家科技发展水平高低的标志之一。因为高超声速飞行器具有速度快、反应时间短、突防能力强等特点,有着巨大的军事价值和潜在的经济价值。飞行器的气动性能是评价其优劣最为基础的指标之一,在进行复杂的气动外形设计时,如何实现在保证精度的前提下,提高优化效率减少整个设计过程花费的时间一直是一个难题。因此本文将针对飞行器气动布局优化设计中的问题,开展基于气动代理模型的气动布局优化设计方法研究,发展具有工程应用价值的计算方法。本文首先介绍了流场的数值计算方法,其中包括流动控制方程及其空间离散、时间离散、边界条件、和湍流模型;然后介绍了Kriging代理模型的基本内容,利用样本点建立起代理模型的一般流程;之后介绍了基于代理模型用DIRECT优化方法寻优的过程,按照一定的规则对样本空间不断地进行分割,直至寻找到符合要求的设计点。最后对飞行器外形进行参数化设计,对上述算法进行考核验证,计算结果表明该方法能够高效、精确的对高超声速飞行器气动外形进行优化设计,具有广泛的工程实用价值。
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国高超声速飞行器发展进程
并且研制出一种能以马赫数 10 的速度进行飞行实验的飞行器，该项目最终发展出了以X-43A 为代表的一系列飞行器，X-43A 一共进行了三次飞行试验，2001 年的首次飞行试验，由于助推火箭控制系统故障未能进入预定轨道而试飞失败。2004 年的第二次试飞试验，X-43A 与助推火箭加速器分离后依靠自身的超音速燃烧冲压发动机工作了 10s，在空中自由滑行约 6 分钟后按预定计划坠毁，在这次飞行试验中 X-43A 飞行的最大马赫数达了 7.0。在同一年，又对X-43A 进行了第三次飞行试验，这次试验飞行的速度跟第二次的飞行试验相比更高，最高马赫数达到了 9.8，持续了约 10 s，这次飞行试验将高超声速飞行器技术又推向了新的高度。在Hyper-X 技术之后，美国空军研究实验室和国防高级研究计划局又开始实施 X-51A 计划，目标是要发展一种可以在一小时内攻击地球任意位置目标的新武器，与 X-43A 相比较 X-51A 的性能又有了很大的提高。美国空军和 DARPA 于 2003 年联合启动了 Falcon 计划，旨在发展高超声速技术以研制出能够执行全球快速到达任务的飞行器，实现这一任务的飞行器包括可重复使用的高超声速巡航飞行器(Hypersonic Cruise Vehicle)，计划发展一系列的高超声速技术飞行器(Hypersonic Technology Vehicle)来逐步演示这些必须的技术，图 1.2 为 Falcon 计划发展的概览[3]。自从上世纪六十年代开始美国一直积极的联合各个部门的力量对高超声速飞行器进行研发，取得了一系列丰硕的成果，这对世界上其他的军事大国造成了一定的压力。
南京航空航天大学硕士学位论文缩短优化设计的周期。个步骤：试验设计、样本点的响应值如图 1.3 所示，具体步骤如下：围，选取一种方法在设计空间内生成若Design of Experiments)，它是一种抽取验设计、中心复合试验设计、均匀试入数据相对应的输出数据，形成输入到对输入与输出数据进行重构，利用近似这个模型就是代理模型。度是否合格确定代理模型是否可用。在杂费时的计算仿真对目标函数进行求提高优化效率的目的。当代理模型精对代理模型的理论方法作进一步改进设计变量
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器地面试验方法[J]. 田建明,景建斌,韩广岐. 弹箭与制导学报. 2013(06)
[2]临近空间高超声速滑翔机动GNC技术[J]. 翟华,何烈堂,周伯昭. 计算技术与自动化. 2007(04)
博士论文
[1]基于元模型的全局优化算法研究[D]. 魏昕.华中科技大学 2012
[2]基于CFD/CSD耦合的旋翼气动弹性数值模拟[D]. 陈龙.南京航空航天大学 2011
[3]基于非结构网格方法的重叠网格算法研究[D]. 田书玲.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于Kriging代理模型的气动外形优化方法研究[D]. 徐圣冠.南京航空航天大学 2012
[2]人工鱼群混合智能优化算法及其应用研究[D]. 张汉强.浙江大学 2010
本文编号：3353956
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国高超声速飞行器发展进程
并且研制出一种能以马赫数 10 的速度进行飞行实验的飞行器，该项目最终发展出了以X-43A 为代表的一系列飞行器，X-43A 一共进行了三次飞行试验，2001 年的首次飞行试验，由于助推火箭控制系统故障未能进入预定轨道而试飞失败。2004 年的第二次试飞试验，X-43A 与助推火箭加速器分离后依靠自身的超音速燃烧冲压发动机工作了 10s，在空中自由滑行约 6 分钟后按预定计划坠毁，在这次飞行试验中 X-43A 飞行的最大马赫数达了 7.0。在同一年，又对X-43A 进行了第三次飞行试验，这次试验飞行的速度跟第二次的飞行试验相比更高，最高马赫数达到了 9.8，持续了约 10 s，这次飞行试验将高超声速飞行器技术又推向了新的高度。在Hyper-X 技术之后，美国空军研究实验室和国防高级研究计划局又开始实施 X-51A 计划，目标是要发展一种可以在一小时内攻击地球任意位置目标的新武器，与 X-43A 相比较 X-51A 的性能又有了很大的提高。美国空军和 DARPA 于 2003 年联合启动了 Falcon 计划，旨在发展高超声速技术以研制出能够执行全球快速到达任务的飞行器，实现这一任务的飞行器包括可重复使用的高超声速巡航飞行器(Hypersonic Cruise Vehicle)，计划发展一系列的高超声速技术飞行器(Hypersonic Technology Vehicle)来逐步演示这些必须的技术，图 1.2 为 Falcon 计划发展的概览[3]。自从上世纪六十年代开始美国一直积极的联合各个部门的力量对高超声速飞行器进行研发，取得了一系列丰硕的成果，这对世界上其他的军事大国造成了一定的压力。
南京航空航天大学硕士学位论文缩短优化设计的周期。个步骤：试验设计、样本点的响应值如图 1.3 所示，具体步骤如下：围，选取一种方法在设计空间内生成若Design of Experiments)，它是一种抽取验设计、中心复合试验设计、均匀试入数据相对应的输出数据，形成输入到对输入与输出数据进行重构，利用近似这个模型就是代理模型。度是否合格确定代理模型是否可用。在杂费时的计算仿真对目标函数进行求提高优化效率的目的。当代理模型精对代理模型的理论方法作进一步改进设计变量
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器地面试验方法[J]. 田建明,景建斌,韩广岐. 弹箭与制导学报. 2013(06)
[2]临近空间高超声速滑翔机动GNC技术[J]. 翟华,何烈堂,周伯昭. 计算技术与自动化. 2007(04)
博士论文
[1]基于元模型的全局优化算法研究[D]. 魏昕.华中科技大学 2012
[2]基于CFD/CSD耦合的旋翼气动弹性数值模拟[D]. 陈龙.南京航空航天大学 2011
[3]基于非结构网格方法的重叠网格算法研究[D]. 田书玲.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于Kriging代理模型的气动外形优化方法研究[D]. 徐圣冠.南京航空航天大学 2012
[2]人工鱼群混合智能优化算法及其应用研究[D]. 张汉强.浙江大学 2010
本文编号：3353956
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3353956.html
