《飛行器多學科最佳化》是2024年北京航天航空大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：飛行器多學科最佳化
- 出版時間：2024年1月1日
- 出版社：北京航天航空大學出版社
- ISBN：9787512440661
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
飛行器是一種複雜的工程系統，其設計覆蓋氣動、結構、控制等多個學科，各學科的設計不僅非常複雜，而且學科之間相互關聯，因此，將各學科有效組織起來進行飛行器多學科最佳化設計的難度較大。隨著世界航空工業的發展和人們對飛行器綜合性能要求的提升，飛行器多學科最佳化領域的相關理論、方法和技術得到了極大發展。本書是面向飛行器設計與工程專業的教材，重點介紹了飛行器多學科最佳化的基本概念、基本理論和相關的基礎知識，主要包括飛行器多學科最佳化概述、多學科設計最佳化的基本理論、最佳化的基本概念及其數學描述、基於梯度的最佳化方法、非梯度的最佳化方法、約束條件的處理及多目標最佳化、多學科最佳化策略、不確定性設計最佳化八個部分的理論內容（每部分配有習題），以及基於通用研究模型的機翼、翼-體-尾的氣動外形最佳化，基於代理模型的飛翼布局飛機的氣動、氣動結構最佳化四個部分的實例分析。
本書適用於飛行器設計專業研究生的專業課學習，也可供相關專業科研人員參考使用。
圖書目錄
第1章 飛行器多學科最佳化概述
1.1 飛行器總體設計中的最佳化問題
1.2 用傳統最佳化方法解決飛行器多學科最佳化設計問題的困難
1.3 多學科設計最佳化的產生
1.4 傳統最佳化與多學科設計最佳化的差異
1.5 最佳化的發展歷史
參考文獻
習題
第2章 多學科設計最佳化的基本理論
2.1 MDO的定義
2.2 MDO的數學模型及概念
2.3 MDO的三種基本類型
2.3.1 一型問題
2.3.2 二型問題
2.3.3 三型問題
2.4 MDO的主要研究內容
2.5 設計對象系統分解技術
參考文獻
習題
第3章 最佳化的基本概念及其數學描述
3.1 最佳化的三要素
3.2 線性規劃
3.3 非線性規劃
3.4 函式的極值及其性質
3.4.1 函式極值及極值點的概念
3.4.2 一元函式極值存在的充分必要條件
3.4.3 多元函式極值存在的充分必要條件
3.5 最優解的收斂性
3.6 用線搜尋方法求方程的根
習題
第4章 基於梯度的最佳化方法
4.1 基於梯度的最佳化方法簡介
4.2 最速下降法
4.3 共軛梯度法
4.4 一般二階可微函式共扼梯度法的改進
4.5 牛頓法
4.6 改進的牛頓法
4.7 變度量法（DFP法和BFGS法）
習題
第5章 非梯度的最佳化方法
5.1 直接最佳化方法
5.1.1 坐標輪換法
5.1.2 方向加速法
5.1.3 單純形法
5.2 現代最佳化算法
5.2.1 模擬退火算法
5.2.2 遺傳算法
5.2.3 禁忌搜尋算法
5.3 混合最佳化方法
習題
第6章 約束條件的處理及多目標最佳化
6.1 有約束最佳化問題的最優性條件
6.1.1 非線性等式約束
6.1.2 非線性不等式約束
6.2 罰函式法
6.2.1 外罰函式法
6.2.2 內罰麗數法（障礙函式法）
6.3 多目標最佳化問題的主要內容
6.4 多目標最佳化問題的解
6.4.1 多目標最佳化問題的數學描述
6.4.2 多目標問題解的概念
6.5 多目標問題的評價函式法
6.5.1 理想點法
6.5.2 虛擬目標法
6.5.3 平方和加權法
6.5.4 乘除法
6.5.5 線性加權和法
習題
第7章 多學科最佳化策略
7.1 整體式最佳化策略
7.1.1 All-At-Once（AAO）最佳化策略
7.1.2 同時分析與設計（SAND）最佳化策略
7.1.3 單學科可行法（IDF）最佳化策略
7.1.4 多學科可行法（MDF）最佳化策略
7.2 分散式最佳化策略
7.2.1 並行子空間（CSSO）最佳化策略
7.2.2 協調（CO）最佳化策略
7.2.3 二級集成系統綜合（BLISS）最佳化策略
7.2.4 目標級聯分析法（ATC）最佳化策略
7.2.5 精確和非精確懲罰分解（EPD和IPD）最佳化策略
7.2.6 獨立子空間的MDO（MDOIS）最佳化策略
7.3 多學科最佳化策略選擇基準
參考文獻
習題
第8章 不確定性設計最佳化
8.1 不確定性設計在飛行器設計中的重要性
8.1.1 飛行器設計中的不確定性因素
8.1.2 考慮不確定性的最佳化設計
8.2 區間模型
8.2.1 不確定性分析方法
8.2.2 區間數學理論基礎
8.2.3 區間數排序方法
8.3 氣動穩健最佳化設計
8.3.1 氣動穩健最佳化問題的定義
8.3.2 基於區間的氣動穩健最佳化流程
8.3.3 最佳化結果與分析
8.4 結構可靠性最佳化設計
8.4.1 結構可靠性最佳化問題的定義
8.4.2 基於區間的結構可靠性最佳化設計
8.4.3 最佳化結果與分析
參考文獻
習題
第9章 基於通用研究模型的機翼氣動外形最佳化
9.1 採用的方法
9.1.1 幾何參數化建模
9.1.2 格線擾動
9.1.3 CFD求解器
9.1.4 最佳化算法
9.2 數學建模
9.2.1 基線幾何模型
9.2.2 格線收斂性
9.2.3 最佳化問題的數學建模
9.2.4 基線幾何表面靈敏度
9.3 單點氣動外形最佳化
9.4 多級最佳化加速技術
9.5 外形設計變數數量的影響
9.6 多點氣動外形最佳化
參考文獻
第10章 基於通用研究模型的翼-體-尾氣動外形最佳化
10.1 採用的方法
10.1.1 幾何參數化建模
10.1.2 格線擾動
10.1.3 CFD求解器
10.1.4 最佳化算法
10.2 數學建模
10.2.1 基線幾何模型
10.2.2 格線收斂性
10.2.3 最佳化問題的數學建模
10.2.4 基線幾何表面靈敏度
10.3 案例1：無力矩約束的機翼最佳化
10.4 案例2：帶有尾翼旋轉和力矩約束的機翼最佳化
10.5 案例3：基於代理模型配平阻力懲罰的機翼最佳化
10.6 案例4：預先設定升力和力矩約束的機翼最佳化
10.7 案例5：無力矩約束的翼-尾最佳化
10.8 案例6：帶配平約束的翼-尾最佳化
參考文獻
第11章 基於代理模型的飛翼布局飛機氣動最佳化
11.1 氣動參數化模型的建立
11.1.1 翼型截面的參數化建模
11.1.2 全機中弧面參數化生成方法
11.1.3 CATIA參數化模型接口設計
11.2 氣動最佳化方法框架的構成
11.2.1 氣動最佳化方法總體構架思路
……
