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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明提供一种面向超声速民机的气动结构声爆三学科快速优化设计方法，包括：确定气动设计变量、结构设计变量；确定声爆设计变量与气动设计变量相同；建立气动外形表面网格点的坐标和结构设计变量之间的关联关系；建立气动结构声爆多学科优化数学模型。1.本发明相较于传统的单一学科设计，提炼了气动结构声爆三个学科进行综合设计，有助于协调设计的概念方案的整体性能。2.本发明通过飞机表面网格点，将气动外形变量与结构外形变量关联，减少了设计变量的冗余，从而有助于提高优化效率。3.本发明采用多学科快速分析方法，可以在数个小时内综合提升气动结构声爆三个学科性能，实现超声速民机概念方案的极速设计。

主权项：1.一种面向超声速民机的气动结构声爆三学科快速优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，输入待优化的超声速民机基准布局；所述超声速民机基准布局包括气动布局外形数字模型和结构布置外形数字模型；步骤2，参数化气动布局外形数字模型，确定气动设计变量；参数化结构布置外形数字模型，确定结构设计变量；确定声爆设计变量与气动设计变量相同；步骤3，读取气动布局外形数字模型，得到气动外形表面网格点的坐标；建立气动外形表面网格点的坐标和结构设计变量之间的关联关系；步骤4，确定气动设计变量的值；当气动设计变量的值改变化，由于声爆设计变量与气动设计变量相同，因此，声爆设计变量的值跟随改变；当气动设计变量的值和声爆设计变量的值改变时，引起FFD控制框变形，从而使得气动外形表面网格点的坐标发生变化，得到新的气动外形表面网格点的坐标；采用新的气动外形表面网格点的坐标，根据步骤3确定的气动外形表面网格点的坐标和结构设计变量之间的关联关系，得到新的结构设计变量的值；步骤5，建立气动结构声爆多学科优化数学模型；所述气动结构声爆多学科优化数学模型包括目标函数f和约束条件； 其中：w1、w2、w3分别为气动学科、结构学科和声爆学科的加权系数；w1+w2+w3＝1； 代表气动学科性能函数；其中，LD代表设计布局的巡航升阻比，L为设计布局的巡航升力，D为设计布局的巡航阻力；LD0代表基准布局的巡航升阻比；为归一化后的巡航升阻比，即为气动学科性能函数； 代表结构学科性能函数；其中，W代表设计布局的结构重量；W0代表基准布局的结构重量；为归一化后的结构重量，即为结构学科性能函数； 代表声爆学科性能函数；其中，PLdB代表设计布局的巡航地面声爆强度；PLdB0代表基准布局的巡航地面声爆强度；为归一化后的巡航地面声爆强度，即为声爆学科性能函数；σ≤[σ]max的含义为：设计布局的结构应力σ，应小于等于结构最大应力[σ]max，为结构学科约束条件；δ≤[σ]max的含义为：设计布局的结构位移δ，应小于等于最大允许位移[σ]max，为结构学科约束条件；LD≥LD0的含义为：设计布局的巡航升阻比，应大于等于基准布局的巡航升阻比，为气动学科约束条件；W≤W0的含义为：设计布局的结构重量，应小于等于基准布局的结构重量，为结构学科约束条件；PLdB≤PLdB0的含义为：设计布局的巡航地面声爆强度PLdB，应小于等于基准布局的巡航地面声爆强度PLdB0，为声爆学科约束条件；步骤6，通过步骤4得到的气动设计变量的值、结构设计变量的值和声爆设计变量的值，形成当前设计布局；计算得到当前设计布局的气动学科性能函数的值、结构学科性能函数的值以及声爆学科性能函数的值；步骤7，计算得到步骤5的目标函数f的值以及约束条件的约束响应值；步骤8，采用基于代理优化算法的优化器对目标函数进行最小化求解，判断优化过程是否收敛，如果不收敛，则执行步骤9；如果收敛，则执行步骤10；步骤9，改变气动设计变量的值，返回步骤4；步骤10，输出最终得到的设计布局。

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百度查询： 西北工业大学 一种面向超声速民机的气动/结构/声爆三学科快速优化设计方法