基於主分量分析的飛行器氣動最佳化方法研究

《基於主分量分析的飛行器氣動最佳化方法研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由黃江濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於主分量分析的飛行器氣動最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃江濤
• 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心

項目摘要

本項目基於主分量分析（PCA）方法開展飛行器氣動最佳化研究，利用PCA方法對高維度設計空間與流動參數進行主分量分析、處理，重點針對以下三個方面開展研究：1.基於PCA方法的大規模設計變數氣動最佳化的降維，以及分層最佳化處理方法，降低原始設計空間的維度以及問題複雜性；2.通過對高維數多目標氣動最佳化的進行主分量分析，基於各個要素對主分量的貢獻係數進行目標維數降維研究；3.研究主分量非線性提取方法以及在最佳化中的套用，提高主分量提取質量。同時降低設計空間充足性、重構精度與系統魯棒性之間的矛盾。通過對以上內容的研究，降低大規模設計變數及高維數多目標最佳化等氣動設計問題的複雜性，實現最佳化過程中流場信息的有效反饋，大幅度提高飛行器氣動最佳化設計效率與設計品質。

結題摘要

高維度設計空間、高維度目標空間最佳化是飛行器氣動外形綜合設計面臨的重要基礎科學問題，由此帶來的種群規模龐大，計算資源需求倍增，收斂速度放緩等問題。本項目基於主分量分析（PCA）方法開展飛行器氣動最佳化研究，利用PCA方法對高維度設計空間與流動參數進行主分量分析、處理，主要完成了以下方面的內容：(1)基於PCA方法的設計變數主分量分析及設計空間降維研究。(2)基於主分量分析結果的氣動分層最佳化與高維多目標最佳化降維。(3)基於PCA主分量的流場信息重構方法與氣動外形反設計研究。(4)考慮不確定因素的穩健型氣動最佳化研究。通過對以上內容的研究，實現了有效的設計變數空間降維、目標空間降維方法，以及三維物面壓力分布重構、反設計方法，針對多約束、多目標最佳化問題實現了穩健設計，大幅度提高了飛行器氣動最佳化設計效率與設計品質,並通過典型氣動最佳化設計問題進行驗證。發表論文7篇，其中SCI收錄3篇(同時EI收錄)，EI收錄1篇，核心期刊錄用論文1篇；獲“民用飛機氣動外形多學科多目標最佳化設計”軟體著作權一項，培養碩士研究生一名。相關研究成果套用於實際型號研製中，為軍用、民用飛機多學科最佳化、氣動外形綜合設計提供有力的技術支持。