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题目:基于降阶模型的复合材料翼面气动弹性优化设计

关键词:复合材料机翼,气动弹性优化,降阶模型,计算效率

  摘要



   现代飞机结构设计对减重的要求越来越严格,同时各种限制约束也更加复杂。不断 提高的减重要求和复合材料的大量应用,使得机翼的结构柔性不断增加,气动弹性效应 显著。因此在该类飞机机翼的结构设计中,必须考虑气动弹性方面的约束要求。而按照 传统强度要求设计的结构,往往不能满足气动弹性要求,因此进行多工况多约束的气动 弹性优化,对提高机翼设计的效率和准度都具有重要的意义。而传统的优化方法计算效 率主要取决于模型的复杂程度,随着结构建模越来越精细,计算耗时问题愈加突出。

   针对气动弹性优化过程中计算耗时长、工作效率低的问题,本文提出基于降阶模型 的复合材料翼面气动弹性优化设计方法,将降阶模型与气动弹性优化过程相结合,在优 化设计中采用降阶模型取代复杂的有限元模型进行分析计算。

   围绕基于降阶模型的复合材料翼面气动弹性优化设计方法,本文对传统的气动弹性 优化方法展开调研,深入研究基于遗传/敏度混合优化算法的复合材料结构气动弹性优化 设计方法;重点探讨现有的基于响应面模型的降阶方法,综合对比各种方法后,选取 Kriging降阶模型,并对该方法精度开展研究;将Kriging降阶模型与气动弹性优化方法相 结合,开展基于降阶模型的复合材料翼面气动弹性综合优化设计;以具体模型为例进行 方法的可行性验证,重点探讨优化效率与优化结果的性能表现;将该方法应用到多个模型的计算当中,探究其适用性,并研究优化变量个数、约束条件个数等因素对计算效率、 优化性能的影响作用。