基于伴随方法的机翼气动外形优化

来源 :科海故事博览·中旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:steve0309
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  摘 要 基于伴随方法对ONER A M6机翼进行提高升阻比气动性能优化,伴随方法早已广泛应用于飞机的气动优化,但基于
  FLUENT伴随方法的工程应用方法仍有待研究;针对该方法的优化效果、实用性进行了探讨分析,结果表明该方法气动优化效果明显,具有很高的工程应用前景。
  关键词 伴随方法 气动外形优化 升阻比
  一、引言
  在过去的10年里,优化设计主要通过经验设计方法,然而当涉及大量设计变量时需要极大的计算量。为了进行有效的优化工作,发展了一种伴随求解方法,伴随方法通过求解一系列伴随方程计算包含方向和大小信息的梯度,其计算量与设计变量的数目无关。
  本文主要目的是测试由Fluent2019R3提供的伴随求解器,探索该伴随求解器是否能满足设计目标,是否能够提升气动性能,是否能够减少设计时间。基于该伴随求解器计算了某翼型及M6机翼,测试了其鲁棒性、计算资源需求及易用性,模型清理采用SCDM软件,网格划分采用Fluent Meshing软件,流场求解及优化采用Fluent,计算结果通过Tecplot可视化处理。通过计算表明Fluent伴随求解器能夠应用于工程实用中,并且随着Fluent的发展,该方法也会越来越完善。
  二、算例计算与分析
  对onera M6机翼进行减阻优化设计,网格采用非结构混合网格,网格单元共计430万。计算状态为Ma false=0.8395;αfalse=3.06°;Re false=5.0E6。湍流模型选择kSSTω?false;目标函数为升阻比最大化,约束为机翼面积不减小。优化的结果如下:

  表1给出了优化前后升阻比及体积的变化,由于计算资源有限,仅仅计算迭代了6次,升阻比变化不是很明显,但足够的迭代次数能够获得较好的效果,同时机翼面积得到了很好的约束。
  从图1可以看出激波后移,同时强度削弱。从图2沿展向的1个剖面的压强分布和几何变化可以看出激波后移及强度削弱,几何发生了扭转,证明该优化方法有效果。
  三、结论
  O NERA M6机翼的气动优化有效削弱了激波强度,达到了优化目的,验证了基于Fluent的气动外形优化方法的可行性。同时本文计算均在单机上完成,优化效果还算明显,整个过程自动化程度高,设置过程简单,工程实用性好,具有很好的应用前景。
  参考文献:
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