连续伴随方法在二维高超声速进气道优化中的应用

发布时间：2022-01-27 23:44

　　针对连续伴随方法,开展在二维高超声速进气道优化中的应用研究。进气道构型采用基于特征线法设计的曲面压缩进气道,运用自由曲面变形FFD方法对进气道外压缩面参数化控制,在黏性情况下基于连续伴随方法以进气道流量为目标开展优化研究。采用三套网格研究外压缩面壁面灵敏度的影响因素,结果表明壁面灵敏度对边界层网格依赖性较强;通过有限差分法对连续伴随方法得到的目标函数梯度进行验证。基于以上方法和结论,采用拟牛顿BFGS方法以进气道流量为目标函数对外压缩面优化,优化后唇口处入射激波实现封口,外压缩面最大法向位移为5.6mm,进气道流量提高6.3%,整体性能得到提升。优化结果表明,伴随方法可有效应用于高超声速进气道优化。 

【文章来源】：空气动力学学报. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

0 优化前后外压缩型面和压力系数分布

二维曲面压缩进气道设计采用特征线理论[18]，根据求解问题类型的不同，进气道分为4个区进行反设计：前缘激波依赖区（A区）、主压缩区（B区）、末端激波依赖区（C区）和稳定区（D区）（图1）。A区的求解依赖于来流条件、初始压缩角和壁面压升规律，B区的求解依赖于A区出口参数分布和壁面压升规律，C区的求解依赖于B区出口参数分布并在肩点c处实现反射激波消波，D区对气流方向进一步梳理。设计时，给定的设计马赫数为6.3，设计高度为27km，初始压缩角为6°，壁面压升规律选择双曲正切函数。设计得到的进气道总长为L=849.8mm，捕获高度为H=139.1mm。图2给出了特征线方法和Euler方程计算得到的进气道流场马赫数分布，Euler方程计算得到的流场结构与特征线方法符合较好，在Euler方程计算结果中，内压缩段肩点c处出现了微弱的反射波。图2 特征线法和Euler方程计算结果

特征线法和Euler方程计算结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于伴随方程的网格自适应及误差修正[J]. 崔鹏程,邓有奇,唐静,李彬.  航空学报. 2016(10)
[2]基于伴随方程和自由变形技术的跨声速机翼气动设计方法研究[J]. 白俊强,陈颂,华俊,孙智伟,黄江涛.  空气动力学学报. 2014(06)
[3]吸气式高超声速飞行器机体推进一体化技术研究进展[J]. 吴颖川,贺元元,贺伟,乐嘉陵.  航空学报. 2015(01)

硕士论文
[1]基于特征线理论的流线追踪内转向进气道设计方法研究[D]. 卫锋.国防科学技术大学 2012



本文编号：3613294