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70 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa nu f a c t u r e 第 8期 2 0 1 1 年 8月 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 - 0 0 7 0 - 0 2 基 于 i S I G H T平 台翼 型气动优化 C A D ／ C F D 集成技术研 究 范庆明 曹 岩 汪 伟 刘红军 西北工业大学 机 电学院 ， 西安 7 1 0 0 7 2 z 西安工业大学 机电学院， 西安 7 1 0 0 3 2 Re s e a r c h o n a e r o d y n a mi c o p t i ma l CAD／ CFD i n t e gr a t i o n o f a i r f o i l t y p e b a s e d o n i SI GHT F A N Q i n g - mi n g ， C A O Y a h ， WA N G We i ， L I U H o n g - J u n 1 S c h o o l o f Me c h a t r o n i c E n g i n e e r i n g ， N o r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y ， X i ’ a n 7 1 0 0 7 2 ， C h i n a 2 S c h o o l o f Me c h a t r o n i c E n g i n e e r i n g ， X i ’ a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y ， X i ’ a l l 7 1 0 0 3 2 ， C h i n a 【 摘要】 传统的翼型设计中， C F D大多用来检验设计结果，而不是驱动翼型优化设计。 两者基本 上处于“ 孤岛” 状态， 没有实现有机的集成。 为使 C F D更好的应用到翼型优化设计， 实现翼型设计／ 仿真 的协同优化设计， 需要针对现有的仿真分析软件和设计模型， 利用集成优化平台进行流程集成和数据 集成。 采用集成优化平台i S I G H T实现了翼型参数化程序、 U G建模软件、 C F D计算分析软件F l u e n t 之间 的数据集成与过程集成， 从而为基于翼型的多学科协同 优化研究打下了基础。 关键词 i S I GH T； F l u e n t ； 优化设计 ； 数据集成； 过程集成 【 A b s t r a c t 】 I n t h e t r a d i ti o n a l a i rf o il d e s ig n ， C F D is m o s t l y u s e d t o te s t t h e d e s i gn r e s u l t s of C A D ， r a t h e r t h a n b e u s e d t o d r i v e a i o i l o p t i miz ati o n ， w h i c h i s b a s i c al l y i n c o n d i t i o n of “ i s o l ate d is l a n d ” w i t h o u t i n t e g r a t i o n a p p l i c ati o n ． I n o r d e r t o a p p l y t h e C F D t o o l i n a i rf o i l o p t i m i z a t i o n d e s i g n i n g p r o c e s s ， t o a c h i e v e t h e c o l l a b o r a t i v e o p t i m al d e s i g n a n d s i mu l a t i o n of t h e a i C o i t ， w e n e e d t o c a r r y o u t t h e p r o c e s s and d a t a i n t e grati o n b y u t i l i z i n g i n t e gra t i o n o p t i m i z at i o n p l at f o r m b ase d o n t h e s i mu l a t i o n s o f t w a r e a n d d e s i g n m o d e l a v a i l abl e ． P r o c e s s i n t e grati o n and d at a i n t e gra t i o n f o r t h e a i rf o i l p a r a m e t r i c p r o g F a l B ， U G d e s i g n s o f t w ar e a n d flu e n t s i m u l a t i o n s o ftw are a r e a c h i e v e d b y a p p l y i n g i n t e gra t e d o p t i m i z a t i o n p l at f o r m i S I G H T ， w h i c h ma y l a y a f o u n d a t i o n f o r t h e s t u d y o fc o l l abo r a t i v e o p t i m i z a t i o n b ase d o n a i r f o i l mu l t i - d i s c i p l i n ary ． Ke y wo r d s i S I GHT； F l u e n t ； Op t i mi z a t i o n d e s i g n； Da t a i n t e g r a t i o n； P r o c e s s i n t e g r a t i o n 中图分类号 T H1 6 ， V2 1 1 ． 4 7 文献标识码 A 1引言 随着计算辅助设计技术 C A D 和计算流体力学 C F D 的迅 速发展， 飞机设计水平和能力得到了极大的提高。翼型设计作为 飞机机翼的基本单元， 其几何形状及其的气动性能对飞机气动I生 能起着至关重要的作用l 1 l。 但在目 前翼型优化过程中， 设计经验还 是占主导地位， C F D主要用来检验设计分析结果，而不是用来驱 动翼型设计， 两者基本上处于“ 孤岛” 状态， 没有实现设计／ f 方真的 协同设计， 大大的降低了设计效率 。采用集成优化平台i S I G H T 通过集成 M a t l a b 参数化翼型设计程序、 F l u e n t 气动分析软件， 实 现翼型的设计与仿真分析的协同优化设计过程， 达到翼型“ 设计一 分析一 再设计” 自动化优化设计。 2翼型 C A D ／ C F D协同优化设计集成框架 C A D ／ C F D的翼型协同 优化设计研究主要分为翼型型面参数 化设计 、 翼型气动性能仿真、 翼型气动寻优算法、 集成框架等几个 方面展开， 总体来说要实现 C A D ／ C F D的集成优化设计 ， 以达到以 性能驱动设计的目标。在翼型参数化设计方面采用了C A D软件 的二次开发或者参数化设计程序 ； 在 C F D性能仿真方面采用商 ★来稿 13 期 2 0 1 0 1 0 0 6 业软件或者自编软件； 在气动优化算法方面采用遗传算法及神经 网络等优化策略 ， 在集成方面大都采用了商业集成框架如 如 Mo d e l c e n e r 或 i S I G H T 。其研究的内容也不仅仅局限在单个性 能， 而是多个性能的综合优化， 目前多学科设计优化 M D O 正日 益受到重视， 并在实现工程中得到应用 。 翼型 C A D ／ C F D协同优 化设计集成框架， 如图 1 所示。 图 1 翼型 C A D ／ C F D优化设计集成框架 由图 1 所示， 其框架主要由3 部分组成， 分别是翼型参数化 设计程序、 网格划分 F l u e n t 气动分析软件、 优化器。 各部分的功能 如下 1 翼型参数化设计程序 翼型参数化程序是用有限个设计 参数来描述翼型， 通过改变设计参数从而实现控制修改翼型的目 标。 2 网格划分及 F l u e n t 仿真分析 将翼型设计数据导入到网格 划分工具 G a m b i t 中， 自 动划分网格， 然后采用 F l u e n t 流体计算软
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