文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
气动外形稳健优化方法及在微型飞行器设计中的应用
姓名:曾会华
申请学位级别:硕士
专业:飞行器设计
指导教师:余雄庆
20060101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
稳健优化设计方法是提高产品性能的一种有效的设计方法,是稳
健设计和优化设计两种方法的结合,它是通过调整设计变量的名义值
和控制其偏差来保证设计最优解的稳健性,包括三个步骤:( 1)随机
因素的确定与量化;( 2)不确定分析;( 3)在稳健优化模型中合理地
应用不确定分析的结果。
本文将稳健优化设计方法引入飞机设计领域,探讨了一种将 CAD
软件、CFD 软件与代理模型相结合的飞机气动外形稳健优化设计方法。
代理模型的应用能有效地减少了不确定性的计算量。这种方法的步骤
是:确定设计变量及其取值范围、生成试验设计点、建立参数化几何
模型、应用 CFD 软件进行数值计算、提取气动特性、构造代理模型和
建立优化模型。研究结果表明,该方法能够有效地在有限的计算量下
达到设计目标,并且所得结果明显降低了对设计表变量的敏感性。
双翼式微型飞行器采用无尾式,且只有机翼,垂尾也置于机翼上
的气动布局。本文采用上述基于代理模型的稳健优化方法对微型飞行
器气动外形进行确定性和稳健优化设计,所得结果显示稳健优化结果
虽然损失了一些气动性能,但其气动特性变得更加稳健。

关键词:飞机设计,稳健优化设计,试验设计法,代理模型,微型飞
行器

I
南京航空航天大学硕士学位论文
Abstract
Robust optimization is a kind of valid design method that improves the
product performance, combining robust and optimization, it adjusts name values
of design variables and controls its deviation to promise robustness of the
optimization solution. Robust optimization includes: (1)selecting the random
factor and turning with quantity; (2)uncertainty analysis; (3)applying results of
uncertainty analysis in robust optimization models.
This paper leads robust optimization into aircraft design realm, discusses an
approach of aerodynamic shape robust bining CAD / CFD and
surrogate models. Application of surrogate models can reduce uncertainty
calculation availably. The step of this method is: selecting variables and their rang,
creating experiment points, establishing parameter models, calculating CFD
models, choosing aerodynamic characteristics, establishing surrogate models and
setting optimization models. Results of study indicates that the method can attain
the design target under limited amount of calculation and lower the sensitivity of
results to design variables.
Double-wing micro air vehicles adopts the aerodynamic shape: no tail , only
wings and vertical tail placing in wing. This paper uses above-mentioned methods
to design doub