基于伴隨方法的機翼氣動外形優(yōu)化

陳帥

摘 要 基于伴隨方法對ONER A M6機翼進行提高升阻比氣動性能優(yōu)化，伴隨方法早已廣泛應(yīng)用于飛機的氣動優(yōu)化，但基于

FLUENT伴隨方法的工程應(yīng)用方法仍有待研究；針對該方法的優(yōu)化效果、實用性進行了探討分析，結(jié)果表明該方法氣動優(yōu)化效果明顯，具有很高的工程應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 伴隨方法 氣動外形優(yōu)化 升阻比

一、引言

在過去的10年里，優(yōu)化設(shè)計主要通過經(jīng)驗設(shè)計方法，然而當(dāng)涉及大量設(shè)計變量時需要極大的計算量。為了進行有效的優(yōu)化工作，發(fā)展了一種伴隨求解方法，伴隨方法通過求解一系列伴隨方程計算包含方向和大小信息的梯度，其計算量與設(shè)計變量的數(shù)目無關(guān)。

本文主要目的是測試由Fluent2019R3提供的伴隨求解器，探索該伴隨求解器是否能滿足設(shè)計目標(biāo)，是否能夠提升氣動性能，是否能夠減少設(shè)計時間?；谠摪殡S求解器計算了某翼型及M6機翼，測試了其魯棒性、計算資源需求及易用性，模型清理采用SCDM軟件，網(wǎng)格劃分采用Fluent Meshing軟件，流場求解及優(yōu)化采用Fluent，計算結(jié)果通過Tecplot可視化處理。通過計算表明Fluent伴隨求解器能夠應(yīng)用于工程實用中，并且隨著Fluent的發(fā)展，該方法也會越來越完善。

二、算例計算與分析

對onera M6機翼進行減阻優(yōu)化設(shè)計，網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格，網(wǎng)格單元共計430萬。計算狀態(tài)為Ma false=0.8395；αfalse=3.06°；Re false=5.0E6。湍流模型選擇kSSTω？false；目標(biāo)函數(shù)為升阻比最大化，約束為機翼面積不減小。優(yōu)化的結(jié)果如下：

表1給出了優(yōu)化前后升阻比及體積的變化，由于計算資源有限，僅僅計算迭代了6次，升阻比變化不是很明顯，但足夠的迭代次數(shù)能夠獲得較好的效果，同時機翼面積得到了很好的約束。

從圖1可以看出激波后移，同時強度削弱。從圖2沿展向的1個剖面的壓強分布和幾何變化可以看出激波后移及強度削弱，幾何發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，證明該優(yōu)化方法有效果。

三、結(jié)論

O NERA M6機翼的氣動優(yōu)化有效削弱了激波強度，達到了優(yōu)化目的，驗證了基于Fluent的氣動外形優(yōu)化方法的可行性。同時本文計算均在單機上完成，優(yōu)化效果還算明顯，整個過程自動化程度高，設(shè)置過程簡單，工程實用性好，具有很好的應(yīng)用前景。

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