本发明专利技术提供了一种自动提供优化的合成射流参数的方法，应用在航空航天领域中合成射流控制方面。本发明专利技术方法针对合成射流的三个控制参数：射流最大速度、频率和喷口方向角度，首先采用多岛遗传算法进行迭代计算，将迭代得到的每一组参数输入优化模型中进行平均升力系数的比较，确定最大的升力系数及对应的控制参数，经多岛遗传算法迭代得到控制参数的一个范围，对该范围再采用序列二次规划法优化处理，并通过优化模型比较，最终得到所要求取的控制参数。本发明专利技术实现了自动为合成射流提供高效的参数组合方案的目的，避免了人为设定不合理的合成射流参数的情况，并为合成射流提供了一组更为优化的控制参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天领域，具体涉及一种自动为加合成射流的翼型提供优化的合成射流参数的方法。
技术介绍
周期性吹吸气主动控制技术(合成射流技术)能够通过局部吹吸，来改变附面层流动，以及翼型整体的流动结构，从而改善翼型的气动性能，该技术对气动性能的控制效率与参数组合(频率、速度、角度)有非常密切的关系。但是由于合成射流控制参数与控制效果之间关系的复杂性，如果仅仅靠手动试验的尝试方法来寻找控制效率较高的参数组合方案是很困难且非常耗时的事情，寻找到较好的方案的概率也比较低，成功与否很大程度上依靠经验和运气。某些参数组合不仅没有提升气动性能的作用，而且会产生反面效果，破坏气动力性能，这种参数组合对合成射流控制效果的发挥有误导作用，更加影响了参数组合的寻优过程。下面以具体的例子来加以说明选择NACA0015翼型作为数值试验翼型。计算来流攻角a = 20°下的未加合成射流的基本翼型和加合成射流翼型的绕流流场。试验所选翼型的弦长C = 0. 5m，来流风速U00 =26. Om/s，基于弦长的雷诺数约为Re = 8. QXlO50如附图说明图1所示为基本翼型的流线图。加了合成射流时的情况，孔口位置合成射流的相关参数为频率Njrt =10赫兹，射流最大速度Ujet = U00 = 26. Om/s,喷口方向角度α jet = 10 °，即=，方向单位矢量ζ在X轴和Y轴上的分量分别为CoslO°和SinlO0，t为时间，单位为秒，Ttl为一个波动周期。20°攻角时基本翼型和加合成射流翼型的升力系数变化如图2所示，图2中横坐标表示时间，单位是秒，纵坐标表示升力系数Cl， 阻力系数变化如图3所示，图3的横坐标表示时间，单位是秒，纵坐标表示阻力系数Cd。由图2和图3可以看出，加合成射流之后，平均升力系数增大，平均阻力系数减小。加合成射流翼型一个周期内的绕流流场如图4所示，涡的尺寸变小。表1加合成射流翼型和基本翼型分离点位置比较(攻角20°，弦长C = 0. 5m)权利要求1.，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤1 为控制参数赋初值，采用多岛遗传算法进行迭代计算，所述的控制参数包括三个射流最大速度、频率Nm和喷口方向角度α Jet ；步骤2 判断多岛遗传算法的结果是否收敛，若否，执行步骤3，若是，执行步骤4 ； 步骤3:将控制参数输入优化模型，输出翼型当前的最大平均升力系数以及该升力系数所对应的三个控制参数，然后转步骤1执行；步骤4 对多岛遗传算法得到的结果的收敛范围中的控制参数采用序列二次规划法处理；步骤5:判断序列二次规划法的结果是否收敛，若否，执行步骤6，若是，则输出所记录的三个控制参数，结束本方法；步骤6 将控制参数的数值输入优化模型，输出翼型的平均升力系数，然后转步骤4执行；所述的优化模型输出的数学表达式如下 目标函数 Maximize Clave ； 参数约束射流最大速度的范围=U1 ( Ujet ( U2 ； 射流频率的范围=N1 ( Njet ( N2 ； 射流方向角的范围W1S α Jet ^ α2 ；其中，U1W2分别表示设定的射流最大速度的最小值和最大值，N1A2分别表示设定的射流频率的最小值和最大值，α” Ci2分别表示设定的射流方向角的最小值和最大值，在时间段中的平均升力系数Cl·的计算方法为2.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤1中所述的多岛遗传算法的参数设置是子群数为4，子种群个数为12，复制率为0. 8，交叉率为0. 8，变异率为0. 01，迁移率为0. 4，迁移间隔为5代，最大迭代代数为960。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的U1设置为20，U2设置为IOOj1设置为10，U2设置为70，α工设置为10，α 2设置为90。全文摘要本专利技术提供了，应用在航空航天领域中合成射流控制方面。本专利技术方法针对合成射流的三个控制参数射流最大速度、频率和喷口方向角度，首先采用多岛遗传算法进行迭代计算，将迭代得到的每一组参数输入优化模型中进行平均升力系数的比较，确定最大的升力系数及对应的控制参数，经多岛遗传算法迭代得到控制参数的一个范围，对该范围再采用序列二次规划法优化处理，并通过优化模型比较，最终得到所要求取的控制参数。本专利技术实现了自动为合成射流提供高效的参数组合方案的目的，避免了人为设定不合理的合成射流参数的情况，并为合成射流提供了一组更为优化的控制参数。文档编号G06F19/00GK102323983SQ20111025903公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日专利技术者刘沛清, 周广东, 张国栋, 陈寅, 韩天时 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种自动提供优化的合成射流参数的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤１：为控制参数赋初值，采用多岛遗传算法进行迭代计算，所述的控制参数包括三个：射流最大速度Ｕｊｅｔ、频率Ｎｊｅｔ和喷口方向角度αｊｅｔ；步骤２：判断多岛遗传算法的结果是否收敛，若否，执行步骤３，若是，执行步骤４；步骤３：将控制参数输入优化模型，输出翼型当前的最大平均升力系数以及该升力系数所对应的三个控制参数，然后转步骤１执行；步骤４：对多岛遗传算法得到的结果的收敛范围中的控制参数采用序列二次规划法处理；步骤５：判断序列二次规划法的结果是否收敛，若否，执行步骤６，若是，则输出所记录的三个控制参数，结束本方法；步骤６：将控制参数的数值输入优化模型，输出翼型的平均升力系数，然后转步骤４执行；所述的优化模型输出的数学表达式如下：目标函数：Ｍａｘｉｍｉｚｅ Ｃｌａｖｅ；参数约束：射流最大速度的范围：Ｕ１≤Ｕｊｅｔ≤Ｕ２；射流频率的范围：Ｎ１≤Ｎｊｅｔ≤Ｎ２；射流方向角的范围：α１≤αｊｅｔ≤α２；其中，Ｕ１、Ｕ２分别表示设定的射流最大速度的最小值和最大值，Ｎ１、Ｎ２分别表示设定的射流频率的最小值和最大值，α１、α２分别表示设定的射流方向角的最小值和最大值，在时间段［ｔ１，ｔ２］中的平均升力系数Ｃｌａｖｅ的计算方法为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｃｌ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ａｖｅ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｏ）＆Ｉｎｔｅｇｒａｌ；（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）Ｃｌ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ａ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｕ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊｅｔ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊｅｔ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ａｌｐｈａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊｅｔ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｄｔ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中，Ｃｌ（ａ，Ｕｊｅｔ，Ｎｊｅｔ，αｊｅｔ）表示在攻角ａ、射流最大速度Ｕｊｅｔ、频率Ｎｊｅｔ和喷口方向角度αｊｅｔ条件下的升力系数；优化模型中对输入的控制参数下的平均升力系数作比较，将比较得到的最大的升力系数以及该升力系数所对应的三个控制参数输出。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，韩天时，陈寅，周广东，刘沛清，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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