无人机翼型/多段翼型优化设计研究

为了提高采用遗传算法的气动优化设计的效率,文中探讨了将优化方法中的拟牛顿与遗传算法相结合,形成混合遗传算法,并将分布式计算与分布式遗传算法相结合,形成了基于分布式遗传算法的气动优化设计方法。应用该方法进行了无人机翼型、多段翼型的气动外形优化设计。设计实践表明,文中发展的方法是可行的,且由于采用了混合遗传算法和分布式遗传算法而提高了优化的质量和效率。     

基于遗传算法的无人机层流翼型优化设计

以高空长航时无人机大展弦比机翼的层流翼型为研究对象,在低雷诺数范围内,把遗传算法与N—S方程气动数值解法相结合,依靠计算流体动力学CFD计算技术,对翼型进行气动外形优化设计。在基准翼型的基础上,翼型描述采用了解析函数线性叠加法,个体以解析函数中的变量构成,结合锦标赛选择、均匀交叉,进行了以提高升阻比为目标的优化设计。优化后翼型在低雷诺数条件下的升力系数及升阻比有所提高,这说明了利用遗传算法进行层流翼型气动外形优化的可行性。     

超小型无人机4%弧线翼型与NACA0012翼型在低雷诺数范围内的气动特性

随着科学技术的发展,超小型无人机(MAV)有可能成为低成本、高机动性的观测与监视系统。但是,从空气动力学的角度看MAV,由于小型化,雷诺数变小,粘性的影响增大,而且在雷诺数减少的同时低攻角的升力梯度变小,气动性能恶化。为解决这些问题,本研究对机翼表面的压力分布进行了测试,利用油流法对翼型表面进行了可视化试验,在105以下雷诺数范围探讨了4%弧线翼型和NACA0012翼型的气动性能,介绍了试验、分析方法及其结果。     

低雷诺数弯曲叶片流场数值模拟研究

通过对不同弯曲叶片在低雷诺数条件下的流场分析，指出了在低雷诺数条件下正弯叶片仍是一种较好的降低损失的有效手段，并且在低雷诺数条件下正弯叶片的采用比在高雷诺数条件下所带来的收益更大．说明了低雷诺数条件下弯叶片降低损失的原因表现在几个方面：减少了前缘分离气泡的尺度；削弱了端壁角区气流的失速；改变了激波的空间结构．     

低雷诺数卡门涡街数值模拟

采用有限体积法、结构化网格和k-ε模型求解不可压缩N-S方程，对Re=200和800情况下的圆柱绕流进行数值模拟，再现了圆柱尾部卡门涡街生成和脱落的发展过程．计算结果表明：当Re=200时圆柱尾部生成稳定的涡街；随着雷诺数的增加，当Re达到800时，涡街出现不规则，并表现出三维效应．     

多层平板屏蔽体的多目标优化设计

多层屏蔽体的设计是根据屏蔽效能等的要求来确定各屏蔽层的材料以及厚度,由于多层电磁屏蔽的屏蔽效能是入射波的角度、材料的电导率、磁导率、介电常数以及各层的厚度等的强非线性函数,因此,采用数值方法对多层屏蔽体进行设计是非常困难的。为了解决实际应用中的多层屏蔽体设计问题,提出了多目标优化设计模型,在该模型中,将屏蔽体的总质量,总价格以及总厚度作为优化目标,将多个频率的屏蔽效能作为约束条件。利用遗传算法对屏蔽体进行多目标优化设计,最后对一个三层平板屏蔽体进行了实际设计,结果表明该方法切实有效。     

弹道导弹助推段突防多目标优化设计方法

为提高弹道导弹突防能力,以导弹助推段飞行弹道和发动机为优化对象,在导弹助推段运动模型、弹道设计模型、发动机推力模型和红外辐射特性模型的基础上,提出了基于混合遗传算法的导弹助推段突防多目标优化设计方法.给出某弹道导弹助推段突防优化设计实例,优化后导弹助推段飞行时间比初始值缩短了20.4%,红外辐射强度降低了22.3%.该优化方法可有效解决导弹助推段突防方案的优化设计问题.     

遗传算法结合反设计的高升力翼型优化设计

文中采用遗传算法对压力分布进行寻优,得到目标压力分布后结合快速收敛的反设计方法来进行反推设计。翼型的反设计达到了设计要求,优化设计后的翼型具有良好的气动性能。该方法采用了自行设计的实数制编码程序并改进了传统算法,计算效率高且具有很强的鲁棒性和通用性。     

基于粒子群算法的长航时无人机翼型快速优化设计

针对长航时无人机翼型气动性能优化的需求,将CFD分析技术、PSO算法与RBF代理模型方法相结合,提出了一种长航时无人机翼型快速优化设计方法。采用正交基函数描述翼型外形,并通过求解N-S方程获得翼型气动性能。使用标准粒子群优化算法对翼型气动性能进行优化,以提高全局收敛性。考虑到CFD气动分析存在计算耗时的缺点,通过径向基函数代理模型对CFD气动分析模型进行近似,以达到提高优化效率的目的。长航时无人机翼型优化算例研究表明,所提出的快速优化方法在保证优化设计质量的前提下,可以有效地降低优化计算成本,提高优化效率,具有较高的工程实用性。     

高超声速二维进气道多目标优化

从方案论证角度,对高超声速进气道的多目标优化问题进行了分析,对马赫数6的单点工作的进气道提出了以总压恢复系数和进气道喉道马赫数为优化目标,以流量系数为约束条件,对马赫数4.5－6工作的进气道提出了以马赫数6状态的总压恢复系数和喉道马赫数为优化目标,以马赫数6状态的流量系数、马赫数4.5状态的流量系数以及马赫数4.5状态的喉道马赫数为约束条件。同时,给出了一种二维进气道参数化方法和性能计算方法。在此基础上,采用遗传算法进行优化,获得了二维进气道的多目标优化结果,结果表明采用本文方法对高超声速二维进气道进行优化设计是切实可行的。     

高超声速飞行试验助推段弹道优化方法

为减小高超声速飞行试验助推段飞行环境的恶劣程度,提出了一种生成三自由度最优弹道的方法。采用基于攻角编码的遗传算法,并用三次样条对攻角-时间历程进行平滑处理。优化过程首先搜索满足窗口参数的可行解,然后以攻角范围、最大动压、最大法向过载等参数为目标函数,以窗口参数为约束,搜索飞行环境恶劣程度最低的最优化弹道。计算结果表明,该算法能够避免理论弹道中存在局部高风险阶段的情况,并具有良好的鲁棒性。     

Optimization of Submarine Hydrodynamic Coefficients Based on Immune Genetic Algorithm

Aiming at the demand for optimization of hydrodynamic coefficients in submarine's motion equations,an adaptive weight immune genetic algorithm was proposed to optimize hydrodynamic coefficients in motion equations.Some hydrodynamic coefficients of high sensitivity to control and maneuver were chosen as the optimization objects in the algorithm.By using adaptive weight method to determine the weight and target function,the multi-objective optimization could be translated into single-objective optimization.Fo...     

基于免疫遗传算法的潜艇水动力系数优化研究

针对潜艇空间运动方程中的水动力系数优化问题,采用一种基于适应性权重免疫遗传算法解决多目标非线性优化问题。选择若干对潜艇操纵控制具有高敏感度的水动力系数作为优化变量,运用适应性权重方法确定权重和目标函数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行处理。针对某型潜艇,选取水平面Z型操舵机动、垂直面梯形操舵机动和水平面定常回转运动3种典型运动形式作为研究对象,就水动力系数优化前后的效果进行了仿真分析,证明了本文采用的优化方法的有效性。     

基于非支配排序遗传算法的振动主动控制优化方法

非支配排序遗传算法是一种基于Pareto前沿的低计算需求、有精英策略、约束处理简单的多目标优化算法。该算法能够搜索到Pareto解集,由专家根据具体要求进行客观的筛选,根据各个目标函数不同的加权进行合理选择最优解,满足了不同研究目的对同一系统的不同要求,这是单目标优化算法不可比拟的。以结构振动系统的结构振动能量和系统控制能量作为多目标优化函数,建立了振动主动控制系统的控制增益以及传感器和作动器位置、数量和长度的多目标优化配置数学模型,首次利用非支配排序遗传算法作为优化策略,并以悬臂梁作为算例,进行了仿真实验,验证了该方法的有效性和可行性。     

遗传优化算法在盒式应变天平设计中的应用

文中运用遗传算法在盒式应变天平上对测量元件进行单目标和多目标优化设计,并利用ABAQUS商用软件建立盒式天平的数学模型。通过有限元受力分析,对比优化前后天平应变梁的灵敏度和刚度变化。结果表明,考虑刚度因素的多目标优化结果优于仅考虑灵敏度的单目标优化;所采用的盒式应变天平遗传算法求解速度快,计算效率高。可见多目标遗传算法可以较好地应用于盒式应变天平元件优化设计。     

低空突防威胁信息融合及航迹优化

采用了一种把威胁等效为地形的方法,并在此基础上进行了低空突防用数字地图的地形、地物信息和威胁信息的融合,得到了一种综合地形高程数据.最后,利用Dijkstra算法的成熟性和快速性对航迹进行了优化,并取得了较好的效果.     

基于流体-固体耦合的液压滑阀开启过程仿真分析与优化

为改善液压滑阀开启过程中阀芯的工作性能,基于流体-固体耦合理论和动网格技术,建立滑阀开启过程三维流体-固体耦合数值分析模型,对阀芯在驱动力、弹簧力及液动力作用下的动作过程进行了模拟分析。针对阀芯受力分析结果,改进滑阀内部流道结构;以改进后阀芯槽口和凸台的4个结构参数为优化对象,利用最小二乘拟合和反向传播神经网络构建最大冯米塞斯应力与液动力峰值的目标函数,借助遗传算法确定了槽口和凸台的4个结构参数最优值。研究结果表明：优化后阀芯所受液动力和最大冯米塞斯应力的峰值分别减小了16.3%和22.0%;优化设计阀芯的结构参数可明显提高滑阀开启性能。