基于机器学习的翼型气动隐身综合优化

发布时间：2019-09-17 14:42

【摘要】：隐身技术中的外形隐身是相当重要的一个方面,而飞行器的外形与其气动性能密切相关,因此在飞行器外形布局设计中必须协调隐身和气动这两方面的特性进行综合优化设计。以计算流体力学、计算电磁学等多个学科为基础的飞行器气动隐身一体化设计越来越受到人们的重视和发展。本文采用一种基于多输出高斯过程(MOGP)回归模型与遗传算法相结合的翼型优化设计方法,以NACA0006翼型为研究对象进行了兼顾气动与隐身性能的综合优化设计。在初始翼型的基础上采用Hicks-Henne函数产生小扰动生成新翼型,使用CST参数化方法对新翼型的外形进行参数化表示,这些CST参数构成了MOGP代理模型的输入量;给定翼型的设计空间后,采用拉丁超立方方法均匀抽样得到一系列训练样本;在Gridgen里生成翼型的网格,采用有限体积法求解RANS方程得到翼型的气动参数,采用高阶间断有限元方法对二维麦克斯韦方程进行求解得到翼型的隐身性能参数(雷达散射截面积RCS),翼型的气动参数与隐身参数一起构成了MOGP代理模型的响应值;MOGP代理模型模拟了输入量与响应值间对应的函数关系,可以代替复杂的CFD计算和电磁场计算过程;采用遗传算法在给定的翼型空间中根据目标函数进行寻优搜索。研究结果表明,与初始翼型相比,优化翼型兼顾了气动与隐身的要求,本文所提出的优化设计方法在翼型的气动隐身综合优化设计中是可行的。
【图文】：

结构网格,翼型,守恒形式,气动计算

结构网格结果如图 2.1、图 2.2 所示：图 2.1 翼型结构网格图图 2.2 翼型物面附近结构网格图2.1.1 气动计算控制方程二维守恒形式的 Navier-Stokes 方程[22]的表达形式为：0x yWd Fn ds Gn dst (2.1)其中，

结构网格,翼型,物面

南京航空航天大学硕士学位论文第二章气动和隐身参数计算方法本章主要介绍了翼型的气动性能参数和隐身性能参数的计算方法，基于结构网格使Fluent 软件计算气动性能参数（升力系数和阻力系数），，使用高阶间断有限元方法求解二维麦斯韦方程得到隐身性能参数雷达散射截面积（RCS）。这些气动隐身参数计算结果将作为多输高斯回归代理模型的训练样本进行模型构建。2.1 气动参数计算本文中翼型的气动参数计算网格采用的是 C 型结构网格，翼型上下表面各布置 100 个前后缘处进行加密，第一层网格厚度为 0.0000050m，总共 19800 个结构网格单元，结构网格果如图 2.1、图 2.2 所示：
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V218;TP181

【参考文献】