跨声速层流翼型的混合反设计/优化设计方法

作     者：陈静 宋文萍 朱震 许朕铭 韩忠华 OHEN Jing;SONG Wenping;ZHU Zhen;XU Zhenming;HAN Zhonghua

作者机构：西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072 武汉第二船舶设计研究所武汉430064 

基　　金：国家自然科学基金(11772261) 航空科学基金(2016ZA53011) CFD前沿技术项目(2015-F-016)~~ 

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

年 卷 期：2018年第39卷第12期

页      码：59-73页

摘      要：跨声速层流翼型设计须兼顾优良的超临界特性和自然层流特性,因而对设计方法提出了更高的要求。针对现有反设计方法和直接优化设计方法的不足,发展了一种适用于跨声速层流翼型的混合反设计/优化设计方法。该方法引入了基于经验的局部流场特征作为反设计目标,翼型性能指标作为直接优化设计目标,然后加权形成了混合反设计/优化设计总目标,并同时考虑了气动和几何约束。优化算法采用基于自适应并行加点技术的代理优化,流动数值模拟采用耦合基于线性稳定性理论的e N转捩自动判定的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解器。针对现代中短程民用客机需求,以NPU-LSC-72613翼型为基准,开展了层流翼型减阻的混合反设计/优化设计。分别将局部目标压力分布、总阻力作为反设计和直接优化设计目标,得到了较好的优化结果,验证了方法的有效性。经过2轮优化结果显示混合反设计/优化设计总目标显著下降。所设计翼型吸力面局部压力分布与目标压力分布基本一致,总阻力下降15.5%;吸力面和压力面层流范围均大于55%倍弦长,激波强度显著减弱,说明所设计翼型同时具有优良的超临界和层流特性。将所设计翼型配置到机翼上,通过三维数值模拟进行校验,结果显示所设计跨声速层流机翼升阻比提高了6.64%,在一定升力系数范围内,气动性能均有显著提高,验证了所设计跨声速层流翼型在机翼设计中的适用性。

主 题 词：层流翼型 代理优化 反设计 直接优化设计 转捩自动判定 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2018.22219

馆 藏 号：203424248...