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在分布式存储并行计算机上通过伴随公式对超音速飞机外形进行气动形状优化。 (英语) Zbl 0983.76077号

总结:本文描述了一种基于控制理论的气动形状优化方法在超音速飞机设计问题中的应用。欧拉方程模型的高保真计算流体动力学算法用于计算复杂三维飞机构型的气动特性。通过使用控制理论和并行计算,大大加快了设计过程。采用控制理论推导伴随微分方程,其解允许以先前设计方法所需计算成本的一小部分来评估设计梯度信息。然后使用域分解方法、优化的通信调度和消息传递接口标准并行实现由此产生的问题,以实现可移植性和效率。

MSC公司:

76N25号 可压缩流体和气体动力学的流量控制与优化
76立方米 变分方法在流体力学问题中的应用
2005年5月 并行数值计算
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全文: 内政部

参考文献:

[1] O.Baysal。;Eleshaky,M.E.,可压缩欧拉方程的气动灵敏度分析方法,J.Fluids Eng,113,4,681-688(1991)
[2] O.Baysal。;Eleshaky,M.E.,《利用灵敏度分析和计算流体动力学进行空气动力学设计优化》,AIAA J.,30,3,718-725(1992)·Zbl 0825.76668号
[3] O.Baysal。;Eleshaky,M.E.,《使用粘性流动方程灵敏度分析进行翼型形状优化》,J.Fluids Eng,115,75-84(1993)
[4] Burgreen GW,Baysal O.使用预处理共轭梯度法进行空气动力学形状优化。AIAA论文93-33221993年7月。;Burgreen GW,Baysal O.使用预处理共轭梯度法进行空气动力学形状优化。AIAA论文93-33221993年7月。
[5] Burgreen GW,Baysal O.使用灵敏度分析对机翼进行三维气动形状优化。AIAA论文94-0094,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1994年1月。;Burgreen GW,Baysal O.使用灵敏度分析对机翼进行三维气动形状优化。AIAA论文94-0094,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1994年1月。
[6] Burgreen GW、Baysal O、Eleshaky ME。提高空气动力学形状优化程序的效率。AIAA论文92-46971992年9月。;Burgreen GW、Baysal O、Eleshaky ME。提高空气动力学形状优化程序的效率。AIAA论文92-46971992年9月。
[7] Eleshaky,M.E。;Baysal,O.,三维气动敏感性分析的预处理区域分解方案,(第12届AIAA计算流体动力学会议(1993年7月)会议记录),1055-1056
[8] Eleshaky ME,Baysal O.使用多块灵敏度分析对平板机翼附近的三维短舱进行形状优化。AIAA论文94-0160,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺,1994年1月。;利用多块灵敏度分析对平板机翼附近的三维机舱进行形状优化。AIAA论文94-0160,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺市,1994年1月。
[9] Gallman J、Reuther J、Pfeiffer N、Forrest W、Bernstorf D。采用空气动力学形状优化的商务喷气式机翼设计。AIAA论文96-0554,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺,1996年1月。;Gallman J、Reuther J、Pfeiffer N、Forrest W、Bernstorf D。使用气动形状优化设计商务喷气式飞机机翼。AIAA论文96-0554,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1996年1月。
[10] Gill PE、Murray W、Saunders MA、Wright MH。npsol用户指南(4.0版):非线性编程的fortran包。技术报告SOL 86-2,斯坦福大学运筹学系,1986年1月。;Gill PE、Murray W、Saunders MA、Wright MH。npsol用户指南(4.0版):非线性编程的fortran包。技术报告SOL 86-2,斯坦福大学运筹学系,1986年1月。
[11] 吉尔,体育。;默里,W。;Wright,M.H.,《实用优化》(1981),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0503.90062号
[12] 希克斯,R.M。;Henne,P.A.,《数值优化机翼设计》,《飞机杂志》,第15期,第407-412页(1978年)
[13] Hicks RM、Murman EM、Vanderplaats GN。通过数值优化评估翼型设计。NASA TM X-3092,加利福尼亚州莫菲特菲尔德艾姆斯研究中心,1974年7月。;Hicks RM、Murman EM、Vanderplaats GN。通过数值优化评估翼型设计。NASA TM X-3092,加利福尼亚州莫菲特菲尔德艾姆斯研究中心,1974年7月。
[14] Huan J,Modi V.不可压缩层流中最小阻力体的设计。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE’95,SA,CA,1995年11月。;Huan J,Modi V.不可压缩层流中最小阻力体的设计。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE’95,SA,CA,1995年11月。
[15] Huffman WP、Melvin RG、Young DP、Johnson FT、Bussoletti JE、Bieterman MB、Hilmes CL。计算流体动力学中的实用设计和优化。AIAA论文93-3111,AIAA第24届流体动力学会议,佛罗里达州奥兰多,1993年7月。;Huffman WP、Melvin RG、Young DP、Johnson FT、Bussoletti JE、Bieterman MB、Hilmes CL。计算流体动力学中的实用设计和优化。AIAA论文93-3111,AIAA第24届流体动力学会议,佛罗里达州奥兰多,1993年7月。
[16] Taylor III AC、Hou GW、Korivi VM。内外粘性流的敏感性分析、近似分析和设计优化。AIAA论文91-3083,1991年9月。;Taylor III AC、Hou GW、Korivi VM。内外粘性流的敏感性分析、近似分析和设计优化。AIAA论文91-3083,1991年9月。
[17] Jameson,A.,用多重网格法求解二维跨音速流动的Euler方程,应用。数学。计算,13,327-356(1983)·Zbl 0545.76065号
[18] Jameson,A.,可压缩流计算的多重网格算法。,(Hackbusch,W.;Trottenberg,U.,《第二届欧洲多重网格方法会议论文集》,科隆,1985年。《第二届欧洲多重网格方法会议记录》,科隆,1985年,数学讲义,第1228卷(1986年),施普林格-弗拉格:柏林施普林格),166-201年
[19] Jameson,A.,《通过控制理论进行空气动力学设计》,J.Sci。计算机,3323-260(1988)·兹伯利0676.76055
[20] Jameson,A.,减少冲击引起的压力阻力的跨声速翼型的自动设计,(第31届以色列航空年会论文集,特拉维夫(1990年2月)),5-17
[21] 詹姆逊A.通过边界控制进行最佳空气动力学设计。AGARD-VKI系列讲座,空气动力学优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。;詹姆逊A.通过边界控制进行最佳空气动力学设计。AGARD-VKI系列讲座,空气动力学优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。
[22] 詹姆逊A.利用CFD和控制理论进行优化空气动力学设计。AIAA论文95-1729,AIAA第十二届计算流体动力学会议,加利福尼亚州圣地亚哥,1995年6月。;詹姆逊A.利用CFD和控制理论进行优化空气动力学设计。AIAA论文95-1729,AIAA第十二届计算流体动力学会议,加利福尼亚州圣地亚哥,1995年6月。
[23] Jameson,A.,《使用控制理论的最佳气动设计:计算流体动力学评论》(1995),Wiley
[24] 詹姆逊A,阿隆索JJ。分布式内存体系结构的自动空气动力学优化。AIAA论文96-0409,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺,1996年1月。;詹姆逊A,阿隆索JJ。分布式内存体系结构的自动空气动力学优化。AIAA论文96-0409,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1996年1月。
[25] Jameson A,Pierce N,Martinelli L.使用Navier-Stokes方程进行优化空气动力学设计。AIAA论文97-0101,第35届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺,1997年1月。;Jameson A,Pierce N,Martinelli L.使用Navier-Stokes方程进行优化空气动力学设计。AIAA论文97-0101,第35届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1997年1月·Zbl 0912.76067号
[26] Jameson A,Reuther J.使用欧拉方程基于控制理论的翼型设计。AIAA论文94-4272,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会。佛罗里达州巴拿马城海滩,1994年9月。;Jameson A,Reuther J.使用欧拉方程基于控制理论的翼型设计。AIAA论文94-4272,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会。佛罗里达州巴拿马城海滩,1994年9月。
[27] Jameson A,Schmidt W,Turkel E.采用有限体积法和Runge-Kutta时间步进格式对Euler方程进行数值求解。AIAA论文81-1259,1981年1月。;Jameson A,Schmidt W,Turkel E.采用有限体积法和Runge-Kutta时间步进格式对Euler方程进行数值求解。AIAA论文81-12591981年1月。
[28] Korivi,V.M。;A.C.泰勒二世。;Hou,G.W。;纽曼,P.A。;Jones,H.E.,使用增量迭代策略的三维超声速欧拉代码的灵敏度导数,(第12届AIAA计算流体动力学会议论文集(1993年7月)),1053-1054
[29] Korivi VM,Taylor III AC,Newman PA。使用三维超音速欧拉代码进行气动优化研究,并有效计算灵敏度导数。AIAA论文94-4270,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会,佛罗里达州巴拿马城,1994年9月。;Korivi VM、Taylor III AC、Newman PA。使用三维超音速Euler代码进行气动优化研究,并有效计算灵敏度导数。AIAA论文94-4270,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会,佛罗里达州巴拿马市,1994年9月。
[30] Korivi VM、Taylor III AC、Newman PA、Hou GW、Jones HE。计算一致离散CFD灵敏度导数的增量策略。NASA TM 104207,兰利研究中心,弗吉尼亚州汉普顿,1992年2月。;Korivi VM、Taylor III AC、Newman PA、Hou GW、Jones HE。计算一致离散CFD灵敏度导数的增量策略。NASA TM 104207,兰利研究中心,弗吉尼亚州汉普顿,1992年2月。
[31] Kuruvila G、Ta'asan S、Salas MD。采用一次性方法优化翼型。在AGARD-VKI系列讲座中,空气动力学的优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。;Kuruvila G、Ta'asan S、Salas MD。采用一次性方法优化翼型。在AGARD-VKI系列讲座中,空气动力学的优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。
[32] Lacasse JM,Baysal O。多块网格上单元和双元翼型的设计优化。AIAA论文94-4273,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会,佛罗里达州巴拿马市,1994年9月。;Lacasse JM,Baysal O。多块网格上单元和双元翼型的设计优化。AIAA论文94-4273,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会,佛罗里达州巴拿马市,1994年9月。
[33] Lewis J,Agarwal R.使用全势和欧拉方程通过控制理论进行翼型设计。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE 95,加利福尼亚州旧金山,1995年11月。;Lewis J,Agarwal R.使用全势和欧拉方程通过控制理论进行翼型设计。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE 95,加利福尼亚州旧金山,1995年11月。
[34] Lions,J.L.,偏微分方程控制系统的最优控制(Mitter SK,Trans.)(1971),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0203.09001号
[35] Newman PA、Hou GW、Jones HE、Taylor III AC、Korivi VM。观察大规模基于梯度的多学科设计中使用的计算方法,其中包括先进的CFD代码。NASA TM 104206,兰利研究中心,弗吉尼亚州汉普顿,1992年2月。;Newman PA、Hou GW、Jones HE、Taylor III AC、Korivi VM。观察大规模基于梯度的多学科设计中使用的计算方法,其中包括先进的CFD代码。NASA TM 104206,兰利研究中心,弗吉尼亚州汉普顿,1992年2月。
[36] Pironneau,O.,《椭圆系统的最佳形状设计》(1984),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0496.93029号
[37] Pironneau O。空气动力学的最佳形状设计。在AGARD-VKI系列讲座中,空气动力学的优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。;Pironneau O。空气动力学的最佳形状设计。在AGARD-VKI系列讲座中,空气动力学中的优化设计方法。冯·卡曼流体动力学研究所,1994年。
[38] Reuther J.使用控制理论进行空气动力学形状优化。加州大学戴维斯分校博士论文,加利福尼亚州,1996年6月。;Reuther J.使用控制理论进行空气动力学形状优化。加州大学戴维斯分校博士论文,1996年6月。
[39] Reuther J、Alonso JJ、Vassberg JC、Jameson A、Martinelli L。分布式存储系统气动分析和设计的有效多块方法。AIAA论文97-1893,1997年6月。;Reuther J、Alonso JJ、Vassberg JC、Jameson A、Martinelli L。分布式存储系统气动分析和设计的有效多块方法。AIAA论文97-1893,1997年6月。
[40] Reuther J、Cliff S、Hicks R、van Dam CP。使用欧拉方程对机翼/机身配置进行实际设计优化。AIAA论文92-26331992。;Reuther J、Cliff S、Hicks R、van Dam CP。使用欧拉方程对机翼/机身配置进行实际设计优化。AIAA论文92-26331992年。
[41] Reuther J,Jameson A.基于控制理论的势流翼型设计和有限体积离散化。AIAA论文94-0499,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州雷诺,1994年1月。;Reuther J,Jameson A.基于控制理论的势流翼型设计和有限体积离散化。AIAA论文94-0499,第32届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1994年1月。
[42] Reuther J,Jameson A.使用控制理论对机翼和翼身配置进行气动形状优化。AIAA论文95-0123,第33届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1995年1月。;Reuther J,Jameson A.使用控制理论对机翼和翼身配置进行气动形状优化。AIAA论文95-0123,第33届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1995年1月。
[43] Reuther J,Jameson A.使用伴随公式优化超音速机翼和翼身形状。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE’95,加利福尼亚州旧金山,1995年11月。;Reuther J,Jameson A.使用伴随公式优化超音速机翼和翼身形状。技术报告,CFD设计与优化论坛,IMECE’95,加利福尼亚州旧金山,1995年11月。
[44] Reuther J、Jameson A.Farmer J、Martinelli L、Saunders D.通过伴随公式对复杂飞机构型进行气动外形优化。AIAA论文96-0094,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1996年1月。;Reuther J、Jameson A.Farmer J、Martinelli L、Saunders D.通过伴随公式对复杂飞机构型进行气动外形优化。AIAA论文96-0094,第34届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1996年1月。
[45] J.鲁瑟。;van Dam,C.P。;Hicks,R.,《俯仰力矩减小的亚音速和跨音速低雷诺数翼型》,《飞机杂志》,29,297-298(1992)
[46] J.鲁瑟。;A.詹姆逊。;阿隆索,J.J。;里姆林格,M。;桑德斯,D.,《使用伴随公式和并行计算机进行约束多点气动外形优化:飞机的第一部分,J.》,36,1,31-60(1999)
[47] J.鲁瑟。;A.詹姆逊。;阿隆索,J.J。;里姆林格,M。;Saunders,D.,使用伴随公式和并行计算机的约束多点空气动力学形状优化:第二部分,飞机J,36,1,61-74(1999)
[48] Steinbrenner JP,Chawner JR,Fouts CL。GRID-GEN 3D多块网格生成系统。俄亥俄州莱特帕特森空军基地莱特研究与发展中心飞行动力学实验室技术报告,1990年7月。;Steinbrenner JP、Chawner JR、Fouts CL。GRID-GEN 3D多块网格生成系统。技术报告,飞行动力学实验室,莱特研发中心,莱特帕特森空军基地,俄亥俄州,1990年7月。
[49] Ta’asan S、Kuruvila G、Salas MD。一次性空气动力学设计和优化。AIAA论文92-0025,第30届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1992年1月。;Ta’asan S、Kuruvila G、Salas MD。一次性空气动力学设计和优化。AIAA论文92-0025,第30届航空航天科学会议和展览,内华达州里诺,1992年1月。
[50] 汤普森,J.F。;美国佐治亚州瓦尔西。;Mastin,C.W.,《数值网格生成、基础和应用》(1985年),爱思唯尔科学:纽约爱思唯尔科学·Zbl 0598.65086号
[51] Young DP、Huffman WP、Melvin RG、Bieterman MB、Hilmes CL、Johnson FT。设计优化中的不精确性和全局收敛。AIAA论文94-4286,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会。佛罗里达州巴拿马市,1994年9月。;Young DP、Huffman WP、Melvin RG、Bieterman MB、Hilmes CL、Johnson FT。设计优化中的不精确性和全局收敛。AIAA论文94-4286,第五届AIAA/USAF/NASA/ISSMO多学科分析与优化研讨会。佛罗里达州巴拿马市,1994年9月。
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