[發明專利]氣動外形反設計方法

在審

• 申請號: 202210012731.2
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114077771A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 宋超;劉紅陽;羅驍;周鑄;藍慶生;王浩;呂廣亮
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F30/27;G06F111/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 馬騰飛

本發明公開了一種氣動外形反設計方法，涉及氣動外形設計技術領域，它包括6個步驟，采用生成拓撲映射進行反設計，相比于優化設計方法，效率高，利于工程使用。本發明中預設的目標壓力是在設計目標范圍內的給定的局部壓力分布，不是整個氣動外形完整的壓力分布，目標壓力給定數量小、靈活，大大降低了給定難度，易于推廣應用。

技術領域

本發明涉及氣動外形設計技術領域，具體涉及一種氣動外形反設計方法。

背景技術

飛行器氣動外形直接決定了飛行器的飛行性能與飛行品質。由于氣動外形與氣動性能之間存在復雜的關系，同時受多種約束條件制約，使得氣動外形設計成為整個飛行器設計流程中最為困難的環節。隨著計算流體力學、數值優化方法的發展及計算機能力的提升，氣動外形數字化設計方法得到蓬勃發展，概括起來可以分為優化設計方法和反設計方法。優化設計方法具有魯棒性好、設計經驗依賴程度低的優點，但是基于全局優化算法的設計需要大量的流場分析，計算效率低，難以工程實用，而基于梯度的優化設計結果強烈依賴于初始構型在設計空間中的位置。

反設計方法不同于優化設計方法，是通過改變氣動外形，使得其表面壓力分布與給定的目標壓力分布盡量吻合，具有效率高、利于工程使用的特點。但是現有反設計方法中，目標壓力需要給定整個氣動外形完整的壓力分布數據，給定難度大，這是限制反設計方法應用的巨大障礙。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種只需要根據設計目標給定局部的目標壓力，就能夠滿足最終設計目標的氣動外形反設計方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種氣動外形反設計方法，包括以下步驟：

步驟1，建立設計樣本和其對應的氣動外形壓力分布兩者組成訓練數據；

步驟2，根據訓練數據建立生成拓撲映射模型；

步驟3，預設目標壓力分布，目標壓力分布為局部壓力分布，其位于設計目標對應的重點關注區域；

步驟4，定義預測壓力分布和目標壓力分布之間的誤差為E_p；

步驟5，利用全局最優算法在步驟2建立的模型基礎上尋優，得到設計形成的最優設計外形；

步驟6，通過CFD驗證最優設計外形是否滿足設計目標，若滿足設計目標，則設計結束；若不滿足設計目標，則重新進行步驟1~步驟6，并在步驟1中更新訓練數據，或在步驟3中重設目標壓力分布。