基于非结构网格离散型伴随方法的翼型优化

发展实现了基于非结构网格离散型伴随方法的气动力优化技术并将其应用于翼型优化。针对以往伴随模型只考虑流场伴随方程而使梯度计算量仍与设计变量数目相关的问题,研究了基于目标函数计算全过程的伴随模型,通过对优化问题整体进行线化、转置运算从而得到完整的伴随模型,实现了梯度计算的计算量与设计变量数目无关的效果。同时针对离散型伴随方法具体推导过程冗长易错的问题,选择性地利用自动微分技术对空间离散过程的各部分进行处理,既避免了盲目使用自动微分导致计算效率低下的问题,又大幅减小了离散型伴随方法具体形式的推导实现难度。翼型反设计问题和约束优化问题计算结果展示了本文方法的有效性。

基于离散型伴随方法的单边膨胀喷管优化设计研究

目前高超声速喷管的设计方法主要有特征线方法与基于CFD分析的优化设计方法。采用特征线法设计喷管时流动需基于无黏、无旋假设进行简化,无法确保设计结果在真实流动情况下达到最优;采用遗传算法或常规梯度类方法等优化算法进行优化设计时,设计变量数目的增多为设计带来计算量方面极大的挑战。为克服上述方法在设计过程中的不足,依托伴随方法具有计算量与设计变量数目几乎无关的特点,本文发展了基于离散型伴随方法的单边膨胀喷管的设计方法,以控制喷管沿流程的面积分布作为参数化方法,在初步设计的性能优良的原型喷管基础上实现了精细化伴随优化设计,优化后推力系数比原型喷管提升0.8个百分点。