这是一位飞行器气动外形优化方向研三学生的毕业设计,本研究基于翼上发动机布局客机发动机与机翼易形成强干扰的实际工程难点,基于非结构网格离散伴随方法研究构建了一个自动化的、可处理气动、结构、发动机动力多学科耦合的一体化伴随优化体系。该体系可以综合考虑机翼各设计剖面的外形与扭转角变化、机翼静气弹变形、发动机进排气效应以及发动机沿机翼展向、弦向、垂直方向三个方向位置移动的作用。该体系基于开源软件实现:流场求解与流场伴随求解采用开源CFD求解器DAFoam;结构有限元求解与结构伴随求解采用开源FEM求解器TACS;发动机动力效应采用进排气边界条件与流场求解耦合;气动与结构的静气弹耦合通过OpenMDAO的多物理场模块Mphys实现;外形参数化与发动机位置移动采用FFD方法与多块FFD相对运动方法,由开源几何参数化程序pyGEO实现;动网格方法采用IDW反距离权重法,由开源动网格程序IDWarp实现;最终通过开源多学科耦合优化框架OpenMDAO完成整体的多学科耦合求解和耦合伴随优化。之后采用本文研究建立的一体化多学科耦合伴随体系进行了翼上发动机布局客机的巡航阶段减阻优化研究。优化结果显示在升力系数不减的情况下阻力系数降低了9.51%,证明了本文针对翼上发动机客机所构建的一体化多学科耦合伴随优化方法的有效性。 本研究的完整耦合脚本、FFD参数化源文件、CFD网格与结构网格文件、流场求解与结构有限元求解文件已公布在此处。其中0文件夹是流场边界条件设置文件,FFD文件夹是使用的参数化FFD文件,system是DAFoam流场求解设置文件,wingbox是结构有限元网格,气动网格与热力学参数设置网格在master分支下的constant文件夹中,runScript_AeroStruct.py是完整的多学科耦合脚本文件,tacsSetup.py是TACS结构有限元求解的设置脚本文件,结果展示文件夹中放了一些优化前后的对比图片。
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