基于多级响应面法的翼梢小翼气动优化设计

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1、第31卷第9期航空学报V01．31No．92010年9月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICASept．2010文章编号：1000—6893(2010)09—1746—06基于多级响应面法的翼梢小翼气动优化设计姜琬1，金海波1，孙卫平2(1．南京航空航天大学航空宇航学院。江苏南京210016)(2．中航T业特种飞行器研究所，湖北荆门448035)AerodynamicOptimizationforWingletsBasedonMulti·levelResponseSurfaceMethodJiangWanl．JinHaib01

2、，SunWeipin92(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)(2．SpecialtyVehicleInstituteofChinaAviationIndustry，Jingmen448035，China)摘要：为了提高数值计算效率和准确性，提出了基于多级响应面法的确定翼梢小翼气动外形参数的一种优化方法。建立某水陆两用飞机带融合式翼梢小翼的机翼参数化模型后，先用Plackett—Burman试验设计筛

3、选设计参数，并根据设计参数对目标函数的影响将其划分为3个等级：显著因素、次显著因素和不显著因素。为了逼近存在最大响应值的区域，用最速上升法确定95％概率水平上显著因素的设计中心点。最后用多级响应面法确定各级设计参数的最优设计点。该方法以采用计算流体力学(CFD)的计算结果为基础，选择了8个设计变量，共进行了68次试验。优化设计得到的最大升阻比为20．68056，数值计算直接箅得的最大升阻比为20．68031，相对误差0．0010A，证实了优化模型的有效性。加装小翼后，最大升阻比增加了5．62％，总阻力减少了4．13％，翼根弯矩增加了2．88％。关键词：翼梢小

4、翼；气动优化；响应面法；Plackett—Burman设计；最速上升法；Box-Behnken设计中图分类号：V211．3文献标识码：AAbstract：InordertOimprovetheefficiencyandaccuracyofthenumericalcalculationfortheaerodynamicde—signofwinglets，anoptimizationmethodbasedonmulti-levelresponsesurfacesisproposed．Aftertheestab—lishmentoftheinitialparame

5、terizedmodelofawingwithablendedwingletforanamphibiousaircraft，thePlackett-BurmandesignisusedtOscreenthedesignparametersanddividethemintothreegradesaccordingtOtheirrespectiveeffectontheobjectivefunction：thesignificantfactors，sub-significantfactors，andnon-signifi—cantfactors．Subseque

6、ntlythesteepestascentmethodisappliedtOobtainthedesigncenterpointofthesignifi—cantfactorsabovethe95％probabilitylevel．Finallytheoptimumdesignparametersareobtainedbythemulti。levelresponsesurfacemethod．Themethodisbasedonthecomputationalfluiddynamics(CFD)results．Eightdesignparametersare

7、selectedandsixty-eightexperimentsareperformed．Themaximumlift—dragratiooftheoptimizationdesignis20．68056，andthatofthedirectnumericalexperimentis20．68031．Therelativedevia-tionis0．001％，whichconfirmstheeffectivenessoftheoptimizationmodel．Aftertheinstallationofthewing—lets．themaximumlif

8、t-dragratioisincreasedby5．