考虑短舱安装参数的全机气动外形优化设计

许丹阳,白俊强,雷锐午

(西北工业大学航空学院,710072,西安)

近年来,高性能计算机硬件平台发展突飞猛进,基于雷诺平均Navier-Stokes方程的气动优化设计方法在飞行器外形设计领域得到越来越广泛的应用[1-3]。

宽体客机作为当前民航市场上的最新一代客机,巡航马赫数达到0.85,处于典型的跨声速非线性区间。客机机翼外形的微小改变往往会产生较大的气动力变化;同时全机多部件之间的互相干扰,也使得气动外形设计工程师无法进行精确定量的外形设计。为了能够合理地对设计空间进行探索,以得到气动特性较好的构型,跨声速客机气动外形优化设计问题往往需要大规模设计变量[4];同时也需要考虑多部件之间的耦合来获得综合性能最优的气动外形。

国外大量的研究成果表明,基于伴随的气动优化设计方法在复杂大规模气动外形优化设计问题中有较好的应用前景。Alonso等基于斯坦福大学非结构网格求解器(SU2)实现了旋翼以及全机构型的气动优化设计[5];Zingg等采用离散伴随方程结合Newton-Krylov隐式求解方法,开展了气动外形优化设计研究取得了显著的成果,并将该方法拓展到了自然层流翼型设计中,实现了层流翼型的优化减阻[6];Martins等利用高可信度多学科优化设计平台(MACH)进行了机翼、翼身组合体以及风力机的优化设计研究[7]。

国内也有学者进行了大量的研究工作,其中左英桃等利用离散共轭方法对DLR-F6机翼、机身、短舱、挂架构型的机翼和短舱进……