CN105320816A - 一种改进的翼型优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的翼型优化设计方法，涉及航空航天领域，该改进的翼型优化设计方法新加入的后缘扰动函数αχ（1-χ）ɡ-ρ（1-χ）在χ=1处的函数值与一阶导数均不为零，保留了原函数的优点同时控制了尾缘的变化。其中α为控制斜率变化的系数。因Hicks-Henne参数数量级一般为10-3，为保证后缘变化显著又不会导致翼型畸变，α可取5～15之间，改进的参数化方法经济可靠，具有一定的工程实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天领域，特别涉及一种改进的翼型优化设计方法。
背景技术
在翼型的优化过程中，常采用Hicks-Henne型函数实现翼型的参数化，利用型函数系数、基准函数及固定的前后缘坐标确定翼型的形状。但由于基本的Hicks-Henne型函数自身具有的一些缺陷，型函数的一阶导函数在后缘处基本趋近于零，如图1所示，翼型优化结束后的后缘角基本保持不变，或可能在翼型后缘形成鼓包或凹坑，当设计变量值超出一定范围后，翼型上下翼面甚至出现交叉等畸变现象。
理论上，可以在翼型后缘使用无限多的型函数对翼型进行控制，但由此产生的计算量将非常大，且人为给定设计变量对优化结果也具有较大的影响，优化效果并不突出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的翼型优化设计方法，通过采用热粘合技术制造隐形袜，以解决现有的隐形袜制造工艺复杂，穿着不舒适，弹性差，使用寿命短的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种改进的翼型优化设计方法，其特征在于：所述改进的翼型优化设计方法包括改进的Hicks-Henne型函数，该改进的Hicks-Henne型函数为：
式中，，该改进的翼型优化设计方法实现翼型优化设计的步骤：
（1）利用Matlab实现翼型的参数化，并叠加改进后的扰动函数；
（2）利用MSES+气动分析软件计算翼型优化后的气动特性；
（3）判断是否满足设计要求，若满足，则停止优化流程并输出优化结果；若不满足，则调用遗传算法对参数变量优化，迭代步骤1至步骤3；
（4）对优化后的翼型进行CFD计算，得到满足设计要求的结果。
优选的，所述为控制斜率变化的系数，取5～15之间。
优选的，所述为函数主分量，控制接近后缘处的函数迅速衰减，系数控制衰减速度。
优选的，所述改进后的Hicks-Henne型函数斜率变化系数=10，衰减速度系数=10。
采用以上技术方案的有益效果是：该改进的翼型优化设计方法新加入的后缘扰动函数在处的函数值与一阶导数均不为零，保留了原函数的优点同时控制了尾缘的变化。其中为控制斜率变化的系数。因Hicks-Henne参数数量级一般为，为保证后缘变化显著又不会导致翼型畸变，可取5～15之间，改进的参数化方法经济可靠，具有一定的工程实用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是原始Hicks-Henne型函数的后缘扰动函数及导函数图；
图2是翼型不光顺与交叉现象的示意图；
图3是改进Hicks-Henne型函数的后缘扰动函数及导函数；
图4是RAE2822翼型对比图；
图5是本发明一种改进的翼型优化设计方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明一种改进的翼型优化设计方法的优选实施方式。
图1、图2、图3、图4和图5出示本发明一种改进的翼型优化设计方法的具体实施方式：
如图1所示，翼型优化结束后的后缘角基本保持不变，或可能在翼型后缘形成鼓包或凹坑，当设计变量值超出一定范围后，翼型上下翼面甚至出现交叉等畸变现象，如图2所示。
改进的型函数加入了后缘扰动函数，新加入的扰动函数如式（1）所示：
（1）
如图3所示，新加入的后缘扰动函数在处的函数值与一阶导数均不为零，保留了原函数的优点同时控制了尾缘的变化。其中为控制斜率变化的系数。因Hicks-Henne参数数量级一般为，为保证后缘变化显著又不会导致翼型畸变，可取5～15之间。为函数主分量。控制接近后缘处的函数迅速衰减，系数用来控制衰减速度
该改进的翼型优化设计方法包括改进的Hicks-Henne型函数，该改进的Hicks-Henne型函数为：
式中，。
图4为利用改进前后10阶Hicks-Henne型函数进行优化设计得到的翼型示意图。改进后的Hicks-Henne型函数斜率变化系数=10，衰减速度系数=10，其他参数与改进前的条件相同。从相同放大部位(弦长0.9～1.0之间)可以看出：通过对改进的Hicks-Henne型函数各项系数进行控制，能有效避免出现翼型交叉与不光顺现象，保证了翼型整体形状的平滑。
如图5所示，该改进的翼型优化设计方法实现翼型优化设计的步骤：
（1）利用Matlab实现翼型的参数化，并叠加改进后的扰动函数；
（2）利用MSES+气动分析软件计算翼型优化后的气动特性；
（3）判断是否满足设计要求，若满足，则停止优化流程并输出优化结果；若不满足，则调用遗传算法对参数变量优化，迭代步骤1至步骤3；
（4）对优化后的翼型进行CFD计算，得到满足设计要求的结果。
利用Isight优化设计平台集成Matlab、MSES气动分析软件，采用Isight优化算法库中的优化算法对RAE2822翼型进行优化设计，实现整个优化流程的参数化和自动化。
对RAE2822翼型在利用改进后缘扰动函数前后的优化效果进行了气动计算，计算状态为马赫数为0.7，迎角为2.06°，雷诺数，结果见下表。
RAE2822翼型优化前后气动特性
| RAE2822原翼型 | 原始型函数优化 | 改进型函数优化 | |
| 升力系数 | 0.6461 | 0.7396 | 0.7385 |
| 阻力系数 | 0.0091 | 0.0096 | 0.0092 |
| 力矩系数 | -0.0823 | -0.0716 | -0.0799 |
| 升阻比增量 | / | 8.5% | 13.1% |
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种改进的翼型优化设计方法，其特征在于：所述改进的翼型优化设计方法包括改进的Hicks-Henne型函数，该改进的Hicks-Henne型函数为：
式中，，该改进的翼型优化设计方法实现翼型优化设计的步骤：
（1）利用Matlab实现翼型的参数化，并叠加改进后的扰动函数；
（2）利用MSES+气动分析软件计算翼型优化后的气动特性；
（3）判断是否满足设计要求，若满足，则停止优化流程并输出优化结果；若不满足，则调用遗传算法对参数变量优化，迭代步骤1至步骤3；
（4）对优化后的翼型进行CFD计算，得到满足设计要求的结果。
2.根据权利要求1所述的改进的翼型优化设计方法，其特征在于：所述为控制斜率变化的系数，取5～15之间。
3.根据权利要求1所述的改进的翼型优化设计方法，其特征在于：所述为函数主分量，控制接近后缘处的函数迅速衰减，系数控制衰减速度。
4.根据权利要求1所述的改进的翼型优化设计方法，其特征在于：所述改进后的Hicks-Henne型函数斜率变化系数=10，衰减速度系数=10。
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| CN (1) | CN105320816A (zh) |
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