飞机初步设计阶段下的机翼气动结构优化方法研究
机翼气动结构一体化设计是一个多目标，强耦合的多学科优化问题，在保证气动结构内在关系不变的情况下，如何实现气动结构学科间有效地解耦，成为机翼一体化设计的关键。针对机翼气动结构一体化设计的特点，在传统的机翼气动结构一体化设计中融入结构布局和尺寸优化模块，实现了机翼在气动外形、结构布局、几何尺寸的三级优化，从而更准确地反映了学科间不同层次设计参数对一体化设计的影响。整个设计流程由Matlab驱动，提出以传统的并行子空间方法为基础，在气动学科引入实验设计，结构学科引入机翼结构布局、尺寸优化模块，系统级通过Pareto遗传算法寻优的机翼气动结构一体化设计方法，通过大展弦比机翼算例表明该方法针对机翼气动结构设计是行之有效的。 研究工作主要包括以下几个方面： 1、几何模型生成工具：根据飞机总体参数，应用CATIA软件二次开发编制了模型生成工具，实现机翼参数化建模过程的自动化，并为气动、结构分析提供统一的模型。 2、结构优化自动化流程：使用MSC.Patran的PCL语言编写了能自动进行网格划分、施加约束和载荷、求解优化的结构分析程序，用守恒原则实现气动载荷转换，用IPS实现位移插值，并提取结果文件中的变形、应力和结构重量。利用DOE对翼梁位置进行实验设计，通过Matlab驱动结构自动化流程构建响应面，对给定机翼外形进行布局、尺寸优化。 3、气动优化自动化流程：利用GridGen、CFX脚本文件自动生成机翼网格并计算，通过Matlab驱动气动优化流程进行气动性能优化。 4、深入分析大展弦比机翼气动结构一体化设计特点，在气动结构一体化设计中引入机翼外形、布局、尺寸三级优化，由Matlab驱动整个设计流程，提出以基于响应面的并行子空间优化方法为基础，在气动子学科采用试验设计方法，结构子学科加入机翼结构布局、尺寸优化模块，系统级优化通过Pareto遗传算法寻优的方法，实现精确可靠的机翼气动结构一体化设计，为工程实际应用提供一种高效的行之有效的设计手段。
机翼;气动结构;尺寸优化;并行子空间;一体化设计
上海交通大学
硕士
飞行器设计
刘洪;王福新
2011
中文
V224.1
87
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）