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考虑飞行条件变化和制造误差的气动优化方法1宇,余雄庆引言[6]A(mAERoDYNAMICA王m在稳健气动优化设计中,由于考虑了不确定因与具有随机性的设计变量工,两部分。已知输入、空气动力学学报飞机在制造过程和实际飞行中存在许多不确定性。例如:制造误差会导致实际制造出来的飞机外形与设计外形有偏差≯飞机每次所载有效载荷可能不同,而且在飞行中燃油量不断消耗,所以飞机巡航飞行时的升力系数也是变化的,等等。在目前的飞机气动外形优化设计中,往往没有考虑上述不确定因素的影响,将气动优化问题简化为一个飞行条件不变、没有制造误差的确定性的优化问题。那么按优化结果制造出来的飞机在实际飞行中往往达不到预期的性能,甚至相差甚远,降低了优化方法在气动设计应用方面的可信度。稳健优化是一种考虑了不确定性的优化方法,它是稳健性概念与优化方法相结合的产物。稳健性包含两层含义:一是优化出来的目标性能具有稳健性;二是约束条件的满足具有稳健性。如果以飞机为例,也就是当飞行条件发生小的变化或在制造过程中存在误差时,飞机的目标性能不会有大的变化,同时各种性能仍然符合设计要求诳尚杏蚰。稳健优化在结构设计和机械设计领域早有应用,将稳健优化方法应用于飞机气动外形设计近来也引析计算量相当大,成为阻碍稳健优化方法在气动设计中应用的一个主要原因,因此如何减少其计算量成为一个关键问题。目前的主要方法有二种:一种是基于CS-43CS-Sl基于代理模型的稳健优化可以大大减少计算量,但是为了确保稳健优化设计中不确定分析的精度,对代理模型全局和局部的精度都提出了比确定性优化re][6型的精度对不确定分析结果有很大影响。因此,提高代理模型的精度成为关键。本文的研究目的是通过提高代理模型的精度来改进基于代理模型的气动稳健优化方法。目前气动不确定性。本文则研究同时考虑了飞行条件不确定性和制造误差的气动稳健优化问题。本文首先阐述了气动稳健优化的一般描述和基于蒙特卡罗法的不确定分析的方法;然后在介绍代理模型概念基础上,提出了一种基于渐近全局代理模型的气动稳健优化方法;最后将这种方法应用于高亚声速翼型的设计,验证了这种方法的可行性和有效性。p()确定的与随机变化的A阶橹担簧杓票淞抗如)P暇┖娇蘸教齑笱Х尚衅飨冉杓萍际豕乐氐阊Э剖笛槭遥漳暇摘要:提出一种渐近全局代理模型方法以提高稳健优化中的代理模型的精度。基本思路是连续成批地在样本空间的全局和局部均加入新样本点,不断提高代理模型的全局拟合精度。,┤掌冢—作者简介:.王宇,女,,
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镬:·:2(^)2【、\厂‘/‘/『\—令性能分析唬蛔/二’7=1^2/●3方法爪q+cU=1)黾≤粕≤飞()C()1在稳健优化中通常用均值卢和标准差口来描述随机分布情况。则稳健优化问题可表示如下:给定:内,求解:,crlā玈而。一加~E个多目标优化问题。最小化标准差的目的是期望在CZ稳健优化设计中的约束也与确定性优化不同,上下边l的尺度,咒值越大表明满足这一约束的概率越大。如需更精确地表达约束条件