基于多项式混沌法的翼型不确定性分析及梯度优化设计

作     者：陈艺夫 马宇航 蓝庆生 孙卫平 史亚云 杨体浩 白俊强 CHEN Yifu;MA Yuhang;LAN Qingsheng;SUN Weiping;SHI Yayun;YANG Tihao;BAI Junqiang

作者机构：西北工业大学航空学院西安710072 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 中航通飞华南飞机工业有限公司珠海519000 西安交通大学航空学院西安710049 

基　　金：国家自然科学基金(1200021118) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第8期

页      码：67-88页

摘      要：耦合伴随方法和非嵌入式多项式混沌法,发展了高效、可靠的不确定性梯度优化设计方法。利用伴随方程法求解目标函数对不确定性变量的导数,发展了一种梯度增强型多项式混沌法。通过亚声速和跨声速下等多种算例可以证明该方法可以提高不确定性分析的效率和精度。同时,利用基于方差分解的全局敏感性分析方法对不确定性变量的敏感性进行了量化。建立了多项式混沌耦合伴随方程的统计矩梯度求解方法,并结合梯度增强型多项式混沌法搭建不确定性梯度优化设计系统。基于该优化设计系统对二维低亚声速和跨声速翼型开展确定性及不确定性优化设计研究。优化结果显示,相比于确定性优化设计,不确定性优化设计通过合理权衡确定性性能和不确定性性能,可提高抵抗马赫数和迎角不确定性扰动的能力,同时优化性能均值和标准差。其中阻力系数均值最大可降低17%,阻力系数标准差最大可降低80%。而确定性优化设计可能导致性能鲁棒性的降低。

主 题 词：多项式混沌法 伴随方程 不确定性分析 梯度优化设计 翼型 

学科分类：08[工学] 082501[082501] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2022.27446

馆 藏 号：203121394...