叶栅离散伴随气动优化设计

叶栅气动优化设计是一个具有复杂约束环境的多变量、非线性、多目标优化问题。基于控制理论的气动优化设计方法，因其在求解目标函数对设计变量的梯度时引入了伴随系统，又被称为伴随方法。与传统的梯度求解方法相比，伴随方法的优势在于其梯度的计算量与设计变量数目无关，计算目标函数对所有设计变量的梯度只需计算一次流场和一次伴随场，且伴随方程是线性偏微分方程，远不及流动方程复杂。其中，离散伴随方法因其伴随方程及边界条件的推导过程清晰规范，在更换目标函数时无需重新推导伴随系统，可获得精确的目标函数梯度值，以及伴随系统的建立过程可借助成熟的自动微分工具以便于程序开发等，目前已在外流领域及部分内流领域得到了一定程度的应用。

本期《全三维轴流式透平叶栅离散伴随气动优化设计》一文，将三维轴流式透平叶栅参数化方法发展为基于非均匀有理B样条技术的新型叶栅参数化方法。基于此，应用离散伴随气动优化设计系统，对Aachen透平的第一级静叶栅在无粘、大负攻角流动条件下，以降低叶栅进出口总压损失为目标进行了全三维气动优化设计。