基于伴隨方法的機翼氣動外形優化

陳帥

摘 要 基于伴隨方法對ONER A M6機翼進行提高升阻比氣動性能優化，伴隨方法早已廣泛應用于飛機的氣動優化，但基于

FLUENT伴隨方法的工程應用方法仍有待研究；針對該方法的優化效果、實用性進行了探討分析，結果表明該方法氣動優化效果明顯，具有很高的工程應用前景。

關鍵詞 伴隨方法 氣動外形優化 升阻比

一、引言

在過去的10年里，優化設計主要通過經驗設計方法，然而當涉及大量設計變量時需要極大的計算量。為了進行有效的優化工作，發展了一種伴隨求解方法，伴隨方法通過求解一系列伴隨方程計算包含方向和大小信息的梯度，其計算量與設計變量的數目無關。

本文主要目的是測試由Fluent2019R3提供的伴隨求解器，探索該伴隨求解器是否能滿足設計目標，是否能夠提升氣動性能，是否能夠減少設計時間。基于該伴隨求解器計算了某翼型及M6機翼，測試了其魯棒性、計算資源需求及易用性，模型清理采用SCDM軟件，網格劃分采用Fluent Meshing軟件，流場求解及優化采用Fluent，計算結果通過Tecplot可視化處理。通過計算表明Fluent伴隨求解器能夠應用于工程實用中，并且隨著Fluent的發展，該方法也會越來越完善。

二、算例計算與分析

對onera M6機翼進行減阻優化設計，網格采用非結構混合網格，網格單元共計430萬。計算狀態為Ma false=0.8395；αfalse=3.06°；Re false=5.0E6。湍流模型選擇kSSTω？false；目標函數為升阻比最大化，約束為機翼面積不減小。優化的結果如下：

表1給出了優化前后升阻比及體積的變化，由于計算資源有限，僅僅計算迭代了6次，升阻比變化不是很明顯，但足夠的迭代次數能夠獲得較好的效果，同時機翼面積得到了很好的約束。

從圖1可以看出激波后移，同時強度削弱。從圖2沿展向的1個剖面的壓強分布和幾何變化可以看出激波后移及強度削弱，幾何發生了扭轉，證明該優化方法有效果。

三、結論

O NERA M6機翼的氣動優化有效削弱了激波強度，達到了優化目的，驗證了基于Fluent的氣動外形優化方法的可行性。同時本文計算均在單機上完成，優化效果還算明顯，整個過程自動化程度高，設置過程簡單，工程實用性好，具有很好的應用前景。

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