基于伴随方法的机翼气动外形优化

陈帅

摘 要 基于伴随方法对ONER A M6机翼进行提高升阻比气动性能优化，伴随方法早已广泛应用于飞机的气动优化，但基于

FLUENT伴随方法的工程应用方法仍有待研究；针对该方法的优化效果、实用性进行了探讨分析，结果表明该方法气动优化效果明显，具有很高的工程应用前景。

关键词 伴随方法 气动外形优化 升阻比

一、引言

在过去的10年里，优化设计主要通过经验设计方法，然而当涉及大量设计变量时需要极大的计算量。为了进行有效的优化工作，发展了一种伴随求解方法，伴随方法通过求解一系列伴随方程计算包含方向和大小信息的梯度，其计算量与设计变量的数目无关。

本文主要目的是测试由Fluent2019R3提供的伴随求解器，探索该伴随求解器是否能满足设计目标，是否能够提升气动性能，是否能够减少设计时间。基于该伴随求解器计算了某翼型及M6机翼，测试了其鲁棒性、计算资源需求及易用性，模型清理采用SCDM软件，网格划分采用Fluent Meshing软件，流场求解及优化采用Fluent，计算结果通过Tecplot可视化处理。通过计算表明Fluent伴随求解器能夠应用于工程实用中，并且随着Fluent的发展，该方法也会越来越完善。

二、算例计算与分析

对onera M6机翼进行减阻优化设计，网格采用非结构混合网格，网格单元共计430万。计算状态为Ma false=0.8395；αfalse=3.06°；Re false=5.0E6。湍流模型选择kSSTω？false；目标函数为升阻比最大化，约束为机翼面积不减小。优化的结果如下：

表1给出了优化前后升阻比及体积的变化，由于计算资源有限，仅仅计算迭代了6次，升阻比变化不是很明显，但足够的迭代次数能够获得较好的效果，同时机翼面积得到了很好的约束。

从图1可以看出激波后移，同时强度削弱。从图2沿展向的1个剖面的压强分布和几何变化可以看出激波后移及强度削弱，几何发生了扭转，证明该优化方法有效果。

三、结论

O NERA M6机翼的气动优化有效削弱了激波强度，达到了优化目的，验证了基于Fluent的气动外形优化方法的可行性。同时本文计算均在单机上完成，优化效果还算明显，整个过程自动化程度高，设置过程简单，工程实用性好，具有很好的应用前景。

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