全湍流构型的不确定性分析方法及其梯度优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种全湍流构型的不确定性分析方法及其梯度优化设计方法，属于飞行器设计技术领域，为了提高全湍流构型的设计精度和效率，包括：根据初始全湍流构型，建立网格并确定全湍流构型设计变量的初始值；根据设计变量的初始值，通过自由变形参数化方法对网格进行参数化变形，得到表面网格；利用基于逆距离权重的动网格技术对表面网格进行变形，得到变形后的空间网格；在随机空间中对预设不确定性变量进行采样，得到多个采样点；根据变形后的空间网格，利用求解器对各采样点在全湍流状态下进行确定性分析，得到流场结果；根据流场结果，确定不确定性变量的均值和方差；根据不确定性变量，以及上述均值和方差，得到不确定性变量的分析结果。的分析结果。的分析结果。

【技术实现步骤摘要】
全湍流构型的不确定性分析方法及其梯度优化设计方法


[0001]本专利技术涉及飞行器设计
，具体涉及一种全湍流构型的不确定性分析方法及其梯度优化设计方法。

技术介绍

[0002]所有工程系统的性能都会受到某种程度的不确定性的影响。由于受到加工制造或飞行条件及环境等诸多不确定性因素的影响，飞行器的性能容易出现较大变化。传统的气动设计属于确定性设计，有可能导致气动性能对不确定因素异常敏感，甚至会带来一定的安全隐患。因此，在飞行器设计阶段，关注为开展考虑不确定性的鲁棒优化设计，首先需要对不确定性进行表示。研究发现，概率方法仍然是表示不确定性的最流行理论。在不确定性分析中，很重要的一步是将不确定源的特征转化为输出变量不确定性估计的过程，称之为不确定性的传播。这需要建立高效精确的不确定性传播方法。近年来，多项式混沌展开法以其较高的灵活性和计算效率越来越受欢迎。然而，当输入不确定性变量维度较高时，存在维度灾难问题，计算成本较高。因此需要通过数值技术手段，进一步降低不确定性分析的计算成本。
[0003]就优化算法的效率而言，梯度优化算法具有明显的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全湍流构型的不确定性分析方法，其特征在于，所述全湍流构型的不确定性分析方法包括：S1：根据初始全湍流构型，建立网格并确定全湍流构型设计变量的初始值；S2：根据所述设计变量的初始值，通过自由变形参数化方法对所述网格进行参数化变形，得到表面网格；S3：利用基于逆距离权重的动网格技术对所述表面网格进行变形，得到变形后的空间网格；S4：在随机空间中对预设不确定性变量进行采样，得到多个采样点；S5：根据变形后的空间网格，利用求解器对各所述采样点在全湍流状态下进行确定性分析，得到流场结果；S6：根据所述流场结果，确定不确定性变量的均值和方差；S7：根据不确定性变量，以及所述不确定性变量的均值和方差，得到不确定性变量的分析结果。2.根据权利要求1所述的全湍流构型的不确定性分析方法，其特征在于，所述S3包括：根据所述表面网格和变形几何，计算所述表面网格中各子网格单元变化前后的法向扭转角和对应的平移距离；根据各所述子网格单元变化前后的法向扭转角和对应的平移距离，得到变形后的空间网格。3.根据权利要求1所述的全湍流构型的不确定性分析方法，其特征在于，所述S4中，所述预设不确定性变量包括马赫数和/或迎角和/或几何变形；所述采样点的数量由不确定性变量的数量、独立基函数多项式的阶数和过采样率确定，所述采样点的数量为：其中，表示过采样率，表示独立基函数多项式的阶数，表示随机变量的数量，表示采样点个数。4.根据权利要求1所述的全湍流构型的不确定性分析方法，其特征在于，所述S6包括：S61：将不确定性变量分解为确定和随机两部分，得到不确定性变量的无穷级数表达式；S62：对不确定性变量的无穷级数表达式进行归一化求导及混沌展开，得到混沌展开结果；S63：根据所述混沌展开结果构建线性方程组；S64：根据所述流场结果，求解所述线性方程组的系数矩阵；S65：根据所述线性方...

【专利技术属性】
技术研发人员：史亚云，杨体浩，陈艺夫，兰夏毓，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：