跨声速层流机翼变保真度分层优化设计

摘要

层流减阻作为一项革新性技术,为显著提高飞机气动性能提供了可能.针对跨声速自然层流机翼设计方法开展研究,建立了基于变保真度流动分析的分层优化设计模型来提高机翼的优化效率.将求解欧拉方程耦合线性稳定性理论的方法作为流动转捩判断的依据,采用建立的变保真度分层优化方法耦合多岛并行遗传算法开展跨声速层流机翼优化设计研究.优化后,机翼表面层流区域由初始外形的23.05％增大到优化后外形的45.50％;表面摩擦阻力系数明显降低,由初始外形的0.004 74降低到优化后外形的0.003 94.另外,采用变保真度分层优化方法只需较少的时间便得到高精度模型上的收敛解,对比采用非并行遗传算法,计算效率提高了9倍以上,验证了变保真度多层优化设计模型的高效性和在求解实际工程问题中的潜力.