Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa thiết kế khí động học - kết cấu hiệu quả: Liên kết dựa trên phương pháp lặp ngược mô hình kết cấu
Tóm tắt
Tối ưu hóa thiết kế đa ngành liên kết truyền thống dựa trên động lực học chất lỏng tính toán/động lực học kết cấu tính toán (CFD/CSD) nhằm tối ưu hóa hình dạng jig của máy bay, và phương pháp tối ưu hóa thiết kế đa ngành tổng quát được áp dụng. Không có sự xem xét đặc biệt nào cho chính máy bay trong quá trình tối ưu hóa. Nhược điểm chính của những phương pháp này là quy mô lớn và hiệu suất thấp. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đưa ra ý tưởng tối ưu hóa hình dạng du hành dựa trực tiếp vào thực tế rằng hình dạng du hành có thể được chuyển đổi thành hình dạng jig, và một phương pháp có tên lặp ngược mô hình kết cấu (RISM) được đề xuất nhằm đạt được hiệu suất khí - kết cấu của hình dạng du hành. Ưu điểm chính của RISM là hiệu suất có thể được cải thiện ít nhất gấp bốn lần so với phân tích khí động lực học - kết cấu liên kết lỏng lẻo và nó duy trì độ chính xác gần như tương tự như phân tích khí động lực học - kết cấu liên kết lỏng lẻo. Một khung tối ưu hóa dựa trên RISM được đề xuất. Hiệu suất khí động lực và kết cấu có thể được tối ưu hóa đồng thời trong khung này, do đó có thể dẫn đến giải pháp tối ưu thực sự. Hiệu suất khí động lực được dự đoán bằng bộ giải N-S trong bài báo này. Các thử nghiệm cho thấy RISM dự đoán rất tốt hiệu suất khí động lực và kết cấu. Một cấu hình thân cánh đã được tối ưu hóa bằng khung tối ưu hóa đề xuất. Sức cản và trọng lượng của máy bay giảm sau khi tối ưu hóa, điều này cho thấy hiệu quả của khung đề xuất.
Từ khóa
#tối ưu hóa thiết kế đa ngành #khí động học #mô hình kết cấu #hiệu suất khí - kết cấu #RISMTài liệu tham khảo
Kim, Y, Jeon Y H, Lee D H. Multi-objective and multi-disciplinary design optimization of supersonic fighter wing. J Aircraft, 2006, 43: 817–824
Kumano, T, Jeong S, Obayashi S, et al. Multi-disciplinary design optimization of wing shape for a small jet aircraft using Kriging model. AIAA 2006-932
Zill T, Ciampa, P D, Nagel B. Multi-disciplinary design optimization in a collaborative distributed aircraft design system. AIAA 2012-0553
Rajagopal S, Ganguli R. Multi-disciplinary design optimization of a UAV wing using Kriging based multi-objective genetic algorithm. AIAA 2009-2219
Nikbay M, Öncü L, Aysan A. Multi-disciplinary code coupling for analysis and optimization of aeroelastic systems. J Aircraft, 2009, 46: 1938–1945
Lian Y, Liou M S. Aero-structural optimization of a transonic compressor rotor. J Propul Power, 2006, 22: 880–888
Lehner S G, Lurati L B, Bower G C, et al. Advanced multi-disciplinary optimization techniques for efficient subsonic aircraft design. AIAA 2010-1321
Piperni P, DeBlois A, Henderson R. Development of a multilevel multi-disciplinary-optimization capability for an industrial environment. AIAA J, 2013, 51: 2335–2352
Cavagna L, Ricci S, Riccobene L. Structural sizing, aeroelastic analysis, and optimization in aircraft conceptual design. J Aircraft, 2011, 48: 1840–1855
Ghoman S S, Kapania R K, Chen P C, et al. Multifidelity multistrategy and multi-disciplinary design optimization environment. AIAA 2013-4672
Liem R P, Mader C A, Lee E, et al. Aero-structural design optimization of a 100-passenger regional jet with surrogate-based mission analysis. AIAA 2013-4372
Wan Z Q, Liu D Y, Tang C H, et al. Studies on the influence of spar position on aeroelastic optimization of a large aircraft wing. Sci China Tech Sci, 2012, 55: 117–124
Martins, J R R A, Alonso, J J, Reuther J J. High-fidelity aero-structural design optimization of a supersonic business jet. J Aircraft, 2004, 41: 523–530
Kennedy G, Martins J R R A, Hansen J S. Aero-structural optimization of aircraft structures using asymmetric subspace optimization. AIAA 2008-5847
Barcelos M, Maute K. Aeroelastic design optimization for laminar and turbulent flows. Comput Methods Appl Mech Eng, 2008, 197: 1813–1832
Fazzolari A, Gauger N R, Brezillon J. Efficient aerodynamic shape optimization in MDO context. J Comput Appl Math, 2007, 23: 548–560
Ghazlane I, Carrier G, Dumont A, et al. Aero-structural adjoint method for flexible wing optimization. AIAA 2012-1924
Aly S, Ogot M, Pelz R, et al. Jig-shape static aeroelastic wing design problem: A decoupled approach. J Aircraft, 2002, 39: 1061–1066
Yoon S, Jameson A. Lower-upper symmetric-gauss-seidel method for the Euler and Navier-Stokes equations. AIAA J, 1988, 26: 1025–1026
Swift A, Badcock K J. Inter-grid transfer influence on transonic flutter predictions. AIAA 2010-3049
Badcock K J, Rampurawala A M, Richard B E. Intergrid transformation for aircraft aeroelastic simulations. AIAA 2003-3512
Sadeghi M, Liu F, Lai K L, et al. Application of three-dimensional interfaces for data transfer in aeroelastic computations. AIAA 2004-5376
Yang J S; Xia P Q. Energy conserving and decaying algorithms for corotational finite element nonlinear dynamic responses of thin shells. Sci China Tech Sci, 2012, 55: 3311–3321
Yang C, Wang L B, Xie C C, Liu Y. Aeroelastic trim and flight loads analysis of flexible aircraft with large deformations. Sci China Tech Sci, 2012, 55: 2700–2711
Huang W, Lu Z L, Guo T Q, et al. Numerical method of static aeroelastic correction and jig-shape design for large airliners. Sci China Tech Sci, 2012, 55: 2447–2452