基于遗传算法的翼型性能优化

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翼型在流体机械有着广泛的应用,对流体机械的气动性能有决定性影响,同时噪声也已经成为流体机械产品的重要性能指标,本文以这两方面的性能为目标研究翼型。包含试验设计和近似方法等多相内容的代理模型随着多学科优化的兴起而出现了。优化方法也随着优化算法和计算机的发展而得到了广泛的研究和快速的发展,尤其是遗传算法的兴起和发展,使得优化效率大大提高。本文利用代理模型与遗传算法相结合,构建了翼型优化系统,并以CW-1翼型为示例,取得了良好的优化效果。具体工作包括以下几个方面:  首先,利用解析函数叠加的方式表达翼型几何形状,给出翼型控制参数;开发了参数化建模模块,减少重复试验过程中的工作量;选择试验设计方案,给出试验设计表。  其次,根据试验设计表,利用商业CFD软件FLUENT对翼型的气动性能和气动噪声分别进行计算,得到升阻比和噪声两个样本空间。利用偏最小二乘回归法对样本进行数据统计分析,得到气动性能和气动噪声两个多项式的系数。采用权重系数法将两个多项式转化为多项式响应面模型。  最后,以多项式响应面模型为评价函数,采用遗传算法对翼型性能进行优化计算,得到优化翼型和目标值,并再次利用FLUENT对优化翼型进行数值模型,将所得到的数值模拟结果与优化计算的结果进行对比,以评价代理模型与优化算法的优劣;同时,将优化翼型的数值模拟结果与原始翼型的数值模型结果进行对比,以此说明优化效果。
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