×

用于气动形状优化的高保真度深度神经网络代理模型。 (英语) Zbl 1506.74324号

总结:在本研究中,基于多保真深度神经网络(MFDNN)模型,建立了一个有效的气动外形设计优化框架。当前工作的目标是通过混合不同的保真度信息,在没有任何预先假设的情况下自适应学习它们的线性或非线性相关性,构建一个高精度的多保真度代理模型,将飞机的构型参数与其气动性能关联起来。在优化框架中,采用了细网格CFD评价的高保真模型和粗网格CFD模型的低保真模型。此外,在每个优化迭代中,通过将代理模型的当前最优解添加到高保真数据库中,采用高保真填充策略来提高代理精度。使用低保真度填充策略来更新低保真度数据库,以避免局部最优,该策略可以生成在整个设计空间中均匀分布的解。然后,通过两个标准的综合基准测试验证了所提出的多保真度优化框架。最后,将其应用于由10个设计变量参数化的RAE2822翼型和由30个设计变量的DLR-F4翼身构型的高维气动外形优化。优化结果表明,所提出的多保真度优化框架可以显著提高优化效率,并优于单保真度方法。

MSC公司:

74页第20页 固体力学优化问题的几何方法
76G25型 一般空气动力学和亚音速流动
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 韩,Z。;Zhang,Y。;徐,C。;王凯。;吴,M。;朱,Z。;Song,W.,使用基于代理模型的大型民用飞机机翼的空气动力学优化设计,Acta Aeronaut。宇航员。罪。,40, 1, 1-16 (2019)
[2] Nocedal,J。;Wright,S.,《数值优化》(2006),Springer Science&Business Media·Zbl 1104.65059号
[3] Jameson,A.,《通过控制理论进行空气动力学设计》,J.Sci。计算。,3, 3, 233-260 (1988) ·Zbl 0676.76055号
[4] Wang,J。;谢凤。;郑毅。;张杰。;季涛,虚拟斯塔克伯格博弈与伴随法耦合的气动外形优化,工程优化。,50, 10, 1733-1754 (2018) ·Zbl 1523.74164号
[5] Wang,J。;郑毅。;陈,J。;谢凤。;张杰。;Périaux,J。;Tang,Z.,用stackelberg/伴随法进行单/双目标气动外形优化,工程优化。,52, 5, 753-776 (2020) ·Zbl 1509.76081号
[6] 唐,Z。;Périaux,J。;Dong,J.,多目标气动设计的nash/伴随优化方法中的约束处理,计算。方法应用。机械。工程,271130-143(2014)·Zbl 1296.74080号
[7] 柯克帕特里克,S。;盖拉特医学博士。;Vecchi,M.P.,《模拟退火优化》,《科学》,220,4598,671-680(1983)·Zbl 1225.90162号
[8] 波利·R。;肯尼迪,J。;Blackwell,T.,粒子群优化,swarm Intell。,1, 1, 33-57 (2007)
[9] 多里戈,M。;马尼佐,V。;Colorni,A.,《蚂蚁系统:通过协作代理群体进行优化》,IEEE Trans。系统。人类网络。B、 26、1、29-41(1996)
[10] Goldberg,D.E。;霍兰德,J.H.,《遗传算法与机器学习》,马赫。学习。,3, 95-99 (1988)
[11] Da Ronco,C.C。;Ponza,R。;Benini,E.,使用先进的多目标进化方法进行飞机部件的气动形状优化,计算。方法应用。机械。工程,285255-290(2015)·Zbl 1423.76175号
[12] 王,X。;赫希,C。;Kang,S。;Lacor,C.,使用改进的nsga-ii和近似模型的涡轮机械多目标优化,计算机。方法应用。机械。工程,200,9-12,883-895(2011)·Zbl 1225.76255号
[13] 瓦瓦莱,A。;秦,N.,基于迭代响应面的跨音速翼型设计优化方案,J.Aircr。,44, 2, 365-376 (2007)
[14] Forrester,A.I。;Keane,A.J.,《基于代理的优化的最新进展》,Prog。Aerosp.航空公司。科学。,45、1-3、50-79(2009年)
[15] 云,Y。;Yoon,M。;Nakayama,H.,基于使用支持向量回归的元模型的多目标优化,Opt。工程,10,2,167-181(2009)·Zbl 1171.65051号
[16] Shai,S.-S。;Ben-David,S.,《理解机器学习:从理论到算法》(2014),剑桥大学出版社·Zbl 1305.68005号
[17] Jones,D.R。;Schonlau,M。;Welch,W.J.,《昂贵黑盒函数的高效全局优化》,J.global Optim。,13, 4, 455-492 (1998) ·Zbl 0917.90270号
[18] Jeong,S。;Murayama,M。;Yamamoto,K.,使用克里金模型的高效优化设计方法,J.Aircr。,42, 2, 413-420 (2005)
[19] 塞科,N.R。;Mattos,B.S.,《人工神经网络在飞机设计中的应用》(AIAA第53届航空航天科学会议(2015))
[20] Chen,L。;邱,H。;高,L。;江,C。;Yang,Z.,通过梯度增强kriging优化昂贵的黑盒问题,计算。方法应用。机械。工程,362,第112861条pp.(2020)·Zbl 1439.90078号
[21] 印第安纳州坎波利斯。;Giannakoglou,K.C.,单目标和多目标气动优化的多级方法,计算。方法应用。机械。工程,197,33-40,2963-2975(2008)·Zbl 1194.76254号
[22] M.C.肯尼迪。;O'Hagan,A.,《当快速近似可用时预测复杂计算机代码的输出》,Biometrika,87,1,1-13(2000)·Zbl 0974.62024号
[23] Bonfiglio,L。;佩迪卡里斯,P。;Brizzolara,S。;Karniadakis,G.,超高速水翼的多精度优化,计算。方法应用。机械。工程,33263-85(2018)·兹比尔1439.74256
[24] 郑浩。;谢凤。;季涛(Ji,T.)。;朱,Z。;Zheng,Y.,扑翼翼型的多保真运动参数优化,Phys。E版,101,1,第013107条pp.(2020)
[25] 韩,Z。;徐,C。;张,L。;Zhang,Y。;张凯。;Song,W.,使用可变精度替代模型和多级计算网格的高效气动外形优化,Chin。J.Aeronaut。,33, 1, 31-47 (2019)
[26] 佩迪卡里斯,P。;莱斯,M。;Damianou,A。;劳伦斯,N。;Karniadakis,G.,用于数据高效高保真度建模的非线性信息融合算法,Proc。R.Soc.A,473,第20160751条,pp.(2017)·Zbl 1407.62252号
[27] X孟。;Karniadakis,G.E.,《从多保真数据中学习的复合神经网络:函数逼近和PDE逆问题的应用》,J.Compute。物理。,401,第109020条pp.(2020)·Zbl 1454.76006号
[28] E.Brochu,V.M.Cora,N.De Freitas,《昂贵成本函数的贝叶斯优化教程,应用于主动用户建模和分层强化学习》,arXiv预印本arXiv:1012.2599。
[29] 希克斯,R.M。;Henne,P.A.,《数值优化机翼设计》,J.Aircr。,15, 7, 407-412 (1978)
[30] Della Vecchia,P。;丹尼尔·E。;DAmato,E.,耦合解析参数化和进化算法的翼型形状优化技术,Aerosp。科学。技术。,32, 1, 103-110 (2014)
[31] Painchaud-Ouellet,S。;部落,C。;Trepanier,J.-Y。;Pelletier,D.,厚度约束下使用nurbs表示法优化机翼形状,(第42届美国航空航天局航空科学会议和展览(2004)),1095
[32] 斯特拉托夫,M.H。;van Tooren,M.J.L.,基于B样条的类形状变换方法的扩展,AIAA J.,49,780-790(2011)
[33] Prautzsch,H。;Boehm,W。;Paluszny,M.、Bézier和B样条技术(2002),Springer科学与商业媒体·Zbl 1033.65008号
[34] Samareh,J.,基于自由变形的气动外形优化,(第十届AIAA/ISSMO多学科分析与优化会议(2004)),4630
[35] 刘博士。;Nocedal,J.,关于大规模优化的有限内存BFGS方法(1989)·Zbl 0696.90048号
[36] 斯帕拉特,P。;Allmaras,S.,气动流动的单方程湍流模型,(第30届航空航天科学会议和展览(1992)),439
[37] Yoon,S。;Jameson,A.,Euler和Navier-Stokes方程的Lower-upper symmetric-Gauss-Seidel方法,AIAA J.,26,9,1025-1026(1988)
[38] Siikonen,T.,roe通量差分分裂在k-湍流模型中的应用,国际。J.数字。液体方法,21,11,1017-1039(1995)·Zbl 0862.76050号
[39] Van Leer,B.,《走向最终保守差分格式》。v.戈杜诺夫方法的二阶续集,J.Compute。物理。,32, 1, 101-136 (1979) ·Zbl 1364.65223号
[40] Venkatakrishnan,V.,《关于限制器的精度和收敛到稳态解》,(第31届航空航天科学会议(1993)),880
[41] Forrester,A.I。;Sóbester,A。;Keane,A.J.,《通过代理建模实现多精度优化》,Proc。R.Soc.A,46320883251-3269(2007)·Zbl 1142.90489号
[42] Jameson,A.,《Jameson-Schmidt-Turkel计划的起源和进一步发展》,AIAA J.,55,5,1487-1510(2017)
[43] 库克,P。;麦克唐纳,M。;Firmin,M.,翼型Rae2822压力分布、边界层和尾流测量:AGRD报告AR 138(1979)
[44] Redeker,G.,验证Cfd代码的实验测试用例选择:AGARD AR 303(1994)
[45] 肯尼迪,J。;Eberhart,R.,粒子群优化,(ICNN’95国际神经网络会议论文集,第4卷(1995),IEEE),1942-1948
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。