[發明專利]一種翼型前緣CST的全局轉換修正方法及裝置

在審

• 申請號: 202110177911.1
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112989718A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 孫剛;王聰;王舒悅;王愷迪;王立悅;秦晟
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 陸惠中;王永偉

本申請公開了一種翼型前緣CST的全局轉換修正方法，包括：首先，經過旋轉幾何坐標系后，將前緣放置在幾何的中心位置，通過全局變換方式將翼型旋轉并展開，使x軸上的投影為uni值的單一函數；再應用在傳統的CST方法，定義該擴展輪廓的參數，調整前緣區域直接相關的參數，利用伯恩斯坦多項式的運算，得到了四個新生成的翼型，包括但不限于加寬前緣、扭轉前緣；最后選用SST作為湍流模型，并完成網格分析，分析變化后的參數對應的優化效果。通過旋轉幾何坐標系后能將前緣放到幾何的中心位置，能提高前緣部分的描述精確度，對傳統CST方法的改進措施來提高原有方法對翼型前緣部分的敏感度，從而建立起更加適合氣動分析的模型，提高優化工作的工作效率。

技術領域

本發明屬于飛行動力學的技術領域，具體地涉及一種翼型前緣CST的全局轉換修正方法及裝置。

背景技術

在氣動設計中，參數化的幾何表示方法是建立優化模型的基本，隨著數值優化算法(遺傳算法及其變體、人工智能等)在越來越多的氣動設計中應用，參數化方法起著越來越舉足輕重的作用。如果在設計空間的建立中沒有包含足夠的信息，那么就可能無法獲得較好的氣動設計的解決方案。此外，形狀描述的參數(即尺寸)的數量也受到計算資源的限制。如今，各種參數化幾何表示方法層出不窮，各有所長。CST方法利用累加的伯恩斯坦多項式將形狀函數強加于特定的類函數上，憑借其方便、準確、光滑和直觀的特點受到許多氣動設計的青睞。

氣動動力學家們也對傳統的CST方法提出了一些修正，其中大部分是對于Bernstein函數的修正。例如，利用b樣條來輔助伯恩斯坦多項式，從而在使用過高階的伯恩斯坦多項式時，利用二級參數化來避免矩陣的條件數過高；在二級優化中，b樣條的控制點可以增加精細度，但缺乏伯恩斯坦多項式系數的直觀性。

又如采用一種附加的復合系數對Bernstein多項式進行累加，作為描述翼型的新基函數，使前緣區域在數學公式中可以用線性項表示，提高了幾何精度。

或者在Bernstein的基礎上采用簡單的三角函數作為截止濾波器進行局部細化；然而，在設計階段，問題的“大觀”還沒有顯示出來(例如敏感性分析)，這種方法的應用需要提前推測。

以及基于CST建立的翼型數據庫進行數據處理，通過適當的正交分解(POD)進行降維；其缺點是選擇相關參數的方法又會產生如何選擇好的翼型數據庫的問題。

翼型/外形對飛機設計有很大影響。在許多翼型研究中，由于來流方向的關系，對前緣形狀的考慮要多于對其他區域的考慮。

氣動性能通常與流動歷史有關，這就強調了前緣區域形狀在優化中的重要性。然而，本文發現伯恩斯坦多項式是自然地注重整體而不是前沿部分。

雖然可以通過增加控制點密度來提高精度，但是在前緣區域并沒有像在其他區域一樣按比例體現出來，單純的調整CST的階數并不能起到達成前緣精細化的效果，其余的參數調整也只是徒增工作量。

發明內容

本發明旨在于提供一種翼型前緣CST的全局轉換修正方法及裝置，以解決傳統設計方法中，CST方法對機翼前緣的關注度不足，而機翼前緣對整個機翼的氣動性能關聯度大，對模型的精確度較低的問題。

第一方面，本發明提供了一種翼型前緣CST的全局轉換修正方法，步驟如下：首先，經過旋轉幾何坐標系后，將前緣放置在幾何的中心位置，通過全局變換方式將翼型旋轉并展開，使x軸上的投影為uni值的單一函數；再應用在傳統的CST方法，定義該擴展輪廓的參數，調整前緣區域直接相關的參數，利用伯恩斯坦多項式的運算，得到了四個新生成的翼型，包括但不限于加寬前緣、扭轉前緣；最后選用SST作為湍流模型，并完成網格分析，分析變化后的參數對應的優化效果。

第二方面，本發明還提供了一種翼型前緣CST的全局轉換修正裝置，該裝置包括：至少一個處理單元及至少一個存儲單元，其中，所述存儲單元存儲有程序代碼，當所述程序代碼被所述處理單元執行時，使得所述處理單元執行第一方面所述方法的步驟。