文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于分段进化的遗传算法优化设计多段翼型外形
姓名:严旭
申请学位级别:硕士
专业:流体力学
指导教师:孙刚
20071201
上海交通大学硕士学位论文摘要
基于分段进化的遗传算法优化设计多段翼型外形

摘要

与传统的优化方法相比,遗传算法以其极强的鲁棒性、随机搜索
特性以及优化结果的全局性等特点而在工程优化中得到越来越广泛
的应用。同时,随着航空技术的飞速发展,对于多段翼型的气动性能
的要求也越来越高。为此,本文改进传统遗传算法,对多段翼型缝道
气动外形进行优化。主要工作体现在以下四个方面:
(1)采用遗传算法的基本原理,在此基础上对优化程序进行修
改,实现二进制代码的分段进化,避免因二进制编码位串过长而造成
的算法搜索效率降低。将主翼和襟翼的弯度和厚度函数的型函数表示
系数用遗传因子代替,升力系数设为适应度函数,利用遗传算法强大
的搜索特性找到最优解。
(2)使用椭圆方程变换方法生成每一步优化设计中需要的网格
点分布,调整各子域网格块间的接口,在 NS 方程求解程序里引入
IBLANK 值,作为网格点是否被纳入计算的判断依据,实现二维翼型
的 NS 方程不同子域网格块的耦合求解。
(3)使用嵌合体技术理论,编写二维嵌套程序,实现了重叠区
的建立和内外边界的信息传递,其中使用等参变换双线性插值、双向
挖洞等概念,其中采用双向挖洞的策略,即背景网格可以绕着襟翼建
立洞边界,襟翼网格也可以绕着主翼建立洞边界。这样做的好处是,
I
上海交通大学硕士学位论文摘要
可以放开襟翼网格的边界范围,从而可以保证网格的质量。此时,由
于网格间有了足够的重叠区,子块网格间流场信息的传递也更容易
了,传递精度也就有了保障。并做好二维嵌套程序的输入输出接口,
实现与 NS 方程求解器相耦合。
(4)对两个姿态的多段翼型进行优化,得出了优化进程、翼型
变化、流场数据图等结果,经算例证明,优化后翼型的气动性能有了
显著提高,表明建立的优化模型是合理有效的。

关键词:遗传算法,气动,优化,分段进化,适应度函数,多段翼型,
嵌合体技术

II
上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
OPTIMIZATION DESIGN OF MULTI-ELEMENT
AIRFOIL BASED ON THE ICAL ALGORITHM
WITH SUBSECTION EVOLUTION

ABSTRACT

Compare with some traditional optimal methods, ic
algorithm(GA)is more and more widely applied in the field of engineer
optimization for its robustness, randomicity as well as global optimal
performance. Meanwhile, with the high speed development of aviation
technique, aerodynamic performance of multi-element airfoil is requested
more and more. So, the purpose of this paper is to ameliorate the
traditional GA so as to optimize the gap of multi-element airfoil. Four
aspects are included:
(1) Based on the basic theory of GA, make some modifications to
carry out subsection evolution out, which can avoid the low
efficiency because of the too long binary code. Substitute ic
factors for coefficients of model function used to express the
figuration of multi-element airfoil, define the lift force coefficient
as fitness funct