王烁, 李萍, 陈万春

(北京航空航天大学 宇航学院, 北京 100191)

锥导乘波体气动代理建模方法研究

王烁, 李萍, 陈万春

(北京航空航天大学 宇航学院, 北京 100191)

传统的气动计算方法计算繁琐、计算效率低,不适应于乘波体多学科设计优化,通过建立气动代理模型可以很好地解决气动计算精度和效率的矛盾。利用面元法进行气动估算,采集了锥导乘波体在设计点、非设计点的气动特性作为训练数据,构建了Kriging和LS-SVM代理模型,对比了两种模型对此高维问题的代理效果。结果表明,Kriging代理模型能更准确地表达锥导乘波体的气动特性,应用代理模型进行优化等工作的计算效率与传统气动计算方法相比有显著的提高。

锥导乘波体; 气动特性; Kriging; LS-SVM; 代理模型

引言

乘波体因具有更大的升阻比[1]和更好的气动特性[2],以其作为新一代高超声速飞行器布局进行的多学科设计优化(Multi-discipline Design Optimization, MDO)备受瞩目。目前对乘波体的优化工作大多是建立在计算流体力学[3]或气动估算[4-5]基础上的单学科或少数学科的一体化设计。这两种方法都不适用于MDO过程,因其具有以下缺点:(1)计算工具不是为MDO设计的,因而数据传输困难;(2)计算准备工作繁琐,不适宜反复计算;(3)计算效率低。以牛顿面元法[6-7]为代表的气动估算与CFD方法相比虽然效率有所提高,但仍不适用于MDO过程中大量的实时计算。而代理模型可以很好地解决计算精度与效率的矛盾,是MDO过程的有力工具。基于插值技术的Kriging模型[8]和基于拟合技术的LS-SVM模型[9]是两类具有代表性的代理模型。……