【技术实现步骤摘要】
一种多学科融合的高滑翔翼伞自动优化设计方法
[0001]本专利技术属于空降空投、气动减速装备领域，具体是关于翼伞的自动优化设计。
技术介绍
[0002]在一定的气流状态下，翼伞翼型直接影响了冲压式翼伞的流场及气动性能，决定了翼伞的滑翔能力。
[0003]与传统机翼的基础翼型不同，翼伞翼型在前缘设计切口以方便伞衣充气。切口破坏了翼型前缘的流线型，导致翼伞翼型的气动性能与基础翼型差别很大。传统的翼伞设计大多通过风洞试验或者数值计算获得基础翼型的气动性能，在此基础上对翼型外形进行人工修正，得到气动最优的基础翼型。最终通过对基础翼型进行切口改制获得翼伞翼型，继而进行伞衣设计。然而，这一设计过程需要对基础翼型外形进行大量迭代修改，需要在专业人员经验的基础上进行重复试验或建模计算，重复性差，设计效率低。
[0004]近年来，一些学者开始利用Isight平台对翼伞翼型进行几何优化，提高了切口翼型的气动性能。然而由于翼伞的小展弦比、伞衣下反等结构特征对翼伞滑翔性能的影响，翼伞的最大滑翔比与翼型的升阻比并不是简单的对应关系，因此仅对切口翼型的优化无法得到满足高滑翔翼伞的最优翼伞翼型。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的在于通过高效的流场数值计算及理论模型，解决复杂的三维翼伞气动性能数值分析与翼型的非线性优化耦合的难题，建立多学科融合的翼伞翼型自动优化设计框架，自动获得满足翼伞结构、材料等要求的高滑翔翼伞翼型。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多学科融合的高滑翔翼伞自动优化设计方法，将多学科模块集成，自动运行优化输出满足高滑翔性能要求的翼伞翼型，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.建立自动几何建模模块，读取翼型外形参数文件，自动建立翼伞翼型几何模型；步骤2.建立自动网格建模模块，自动建立翼伞翼型的流场域并划分网格；步骤3.建立翼伞气动特性自动计算模块，输入翼伞伞衣结构参数，自动进行翼型流场计算，并输出伞衣最大升阻比，具体包括：步骤3.1读取网格模型，开展计算流体力学分析，完成流场边界条件及解算设置，计算翼伞翼型在一定飞行攻角范围的稳态流场，并输出翼伞翼型的气动力系数随攻角变化规律C
L,2D
(α),C
D,2D
(α)；步骤3.2根据三维翼伞伞衣气动特性计算模型得到不同攻角α下的三维伞衣气动特性，从而确定翼伞可达到的最大升阻比；步骤3.3将流场计算设置文件保存为批处理文件，与三维伞衣气动特性计算程序封装，自动计算翼伞伞衣最大升阻比；步骤4.判断翼型优化后翼伞伞衣升阻比是否稳定收敛，如收敛，停止运行，输出翼伞翼型参数化函数及翼伞最大升阻比；反之，利用Isight多岛遗传算法建立翼型外形优化模块，基于气动特性计算结果，以提高翼伞伞衣升阻比为目标，对翼型外形自动优化，得到新的参数化翼型型函数系数，返回步骤1重新几何建模；步骤5.将翼伞翼型自动几何建模模块、自动网格建模模块、翼伞气动特性自动计算模块、翼型外形优化模块集成一体化，建立多学科优化设计框架，各模块自动读取前序结果文件、循环运行，自动输出最大升阻比伞衣对应优化翼型。2.根据权利要求1所述的一种多学科融合的高滑翔翼伞自动优化设计方法，其特征在于，步骤1具体包括：步骤1.1选择初始翼伞翼型，基于体轴坐标系建立翼伞翼型的坐标，上翼面切口点为O，弦线为OX轴，下翼面切口点为B，翼型后缘点为C(1,0)；步骤1.2采用解析函数线性叠加的方法，通过编程坐标拟合，分别建立上、下翼面的参数化函数y
u
(x)、y
d
(x)；步骤1.3固定翼型特征点O、B、C的坐标位置，以上、下翼面参数化函数的各型函数系数为控制变量，共同表示初始翼型形状，并将外形控制参数输出为数据文件；步骤1.4读取优化后翼型几何参数数据文件，根据特征点的位置及型函数的系数，自动建立翼伞翼型几何模型。3.根据权利要求2所述的一种多学科融合的高滑翔翼伞自动优化设计方法，其特征在于，步骤1.2中，翼型上、下表面采用下式进行函数化表示：其中，N和c
k
分别表示型函数的个数及系数，f
k
(x)为选用的型函数：
式中或翼型下表面采用平直翼面提高飞行稳定性，函数为y
d
(x)＝c
d1
x+c
d2
。4.根据权利要求3所述的一种多学科融合的高滑翔翼伞自动优化设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤2.1读取翼型几何模型，根据翼型弦长，建立C型流场域；步骤2.2对流场域进行block划分，基于翼型外形建立C型block；根据翼型弦长、来流工况确定网格尺寸，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李岩军，陈子悦，彭栎洁，仇博文，余莉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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