[发明专利]气动外形反设计方法

说明书

本发明公开了一种气动外形反设计方法，涉及气动外形设计技术领域，它包括6个步骤，采用生成拓扑映射进行反设计，相比于优化设计方法，效率高，利于工程使用。本发明中预设的目标压力是在设计目标范围内的给定的局部压力分布，不是整个气动外形完整的压力分布，目标压力给定数量小、灵活，大大降低了给定难度，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及气动外形设计技术领域，具体涉及一种气动外形反设计方法。

背景技术

飞行器气动外形直接决定了飞行器的飞行性能与飞行品质。由于气动外形与气动性能之间存在复杂的关系，同时受多种约束条件制约，使得气动外形设计成为整个飞行器设计流程中最为困难的环节。随着计算流体力学、数值优化方法的发展及计算机能力的提升，气动外形数字化设计方法得到蓬勃发展，概括起来可以分为优化设计方法和反设计方法。优化设计方法具有鲁棒性好、设计经验依赖程度低的优点，但是基于全局优化算法的设计需要大量的流场分析，计算效率低，难以工程实用，而基于梯度的优化设计结果强烈依赖于初始构型在设计空间中的位置。

反设计方法不同于优化设计方法，是通过改变气动外形，使得其表面压力分布与给定的目标压力分布尽量吻合，具有效率高、利于工程使用的特点。但是现有反设计方法中，目标压力需要给定整个气动外形完整的压力分布数据，给定难度大，这是限制反设计方法应用的巨大障碍。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种只需要根据设计目标给定局部的目标压力，就能够满足最终设计目标的气动外形反设计方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种气动外形反设计方法，包括以下步骤：

步骤1，建立设计样本和其对应的气动外形压力分布两者组成训练数据；

步骤2，根据训练数据建立生成拓扑映射模型；

步骤3，预设目标压力分布，目标压力分布为局部压力分布，其位于设计目标对应的重点关注区域；

步骤4，定义预测压力分布和目标压力分布之间的误差为E_p；

步骤5，利用全局最优算法在步骤2建立的模型基础上寻优，得到设计形成的最优设计外形；

步骤6，通过CFD验证最优设计外形是否满足设计目标，若满足设计目标，则设计结束；若不满足设计目标，则重新进行步骤1~步骤6，并在步骤1中更新训练数据，或在步骤3中重设目标压力分布。