高超声速飞行器多学科设计优化理论及应用

目录
丛书序
前言
第1章 绪论 /1
1.1 背景与意义 /1
1.2 多学科设计优化方法的定义与描述 /4
1.2.1 飞行器多学科设计优化的定义 /4
1.2.2 飞行器多学科设计优化的系统学描述 /5
1.3 飞行器多学科设计优化若干关键技术的发展及研究现状 /7
1.3.1 飞行器总体多学科设计优化的关键技术 /7
1.3.2 参数化建模技术的发展及研究现状 /8
1.3.3 灵敏度分析技术的发展及研究现状 /13
1.3.4 近似策略的发展及研究现状 /17
1.3.5 搜索策略的发展及研究现状 /19
1.3.6 优化过程的发展及研究现状 /22
1.4 本书主要思路及内容 /25
第2章 面向飞行器多学科设计优化的参数化建模技术 /29
2.1 基于CST方法的翼型参数化建模 /29
2.1.1 CST方法翼型拟合精度分析 /33
2.1.2 CST方法的改进 /36
2.2 三维CST参数化建模方法的改进与应用 /37
2.2.1 CST参数化建模方法的三维扩充 /37
2.2.2 三维CST方法的改进 /38
2.2.3 高超声速滑翔飞行器参数化模型 /40
2.3 自由网格变形(FFD)参数化建模技术 /41
2.4 本章小结 /44
第3章 面向飞行器多学科设计优化的广义灵敏度分析技术 /45
3.1 广义灵敏度概念研究 /46
3.2 连续变量的学科灵敏度分析方法 /46
3.2.1 有限差分方法 /46
3.2.2 自动微分方法 /47
3.2.3 复变量方法 /50
3.3 离散变量的学科灵敏度分析方法 /51
3.3.1 改进的正交试验设计方法 /51
3.3.2 改进的神经网络方法 /52
3.4 系统灵敏度分析方法 /62
3.4.1 优灵敏度分析方法 /63
3.4.2 全局灵敏度方程方法 /65
3.5 广义灵敏度分析软件包 /70
3.6 本章小结 /73
第4章 面向飞行器多学科设计优化的近似策略 /74
4.1 累积近似策略 /75
4.1.1 中范围近似函数的构造 /75
4.1.2 累积近似函数的构造 /82
4.1.3 MTPACA策略的有效性验证 /85
4.1.4 MTPACA策略在超燃冲压发动机尾喷管建模中的应用 /94
4.2 一种新的有噪声时Kriging模型预估方差表达式 /96
4.2.1 Kriging模型的噪声 /96
4.2.2 N-Kriging模型预估方差分析 /98
4.2.3 N-Kriging模型预估方差测试 /101
4.3 本章小结 /107
第5章 基于广义灵敏度的搜索策略 /109
5.1 基于复变量方法的广义既约梯度法 /109
5.1.1 基本原理 /110
5.1.2 CVMGRG算法的有效性验证 /113
5.2 基于广义灵敏度的混合变量优化算法 /117
5.2.1 基于广义灵敏度的搜索迭代法 /117
5.2.2 离散单位邻域内查点技术 /120
5.2.3 算法设计 /120
5.2.4 GSBMVO算法的有效性验证 /121
5.3 本章小结 /124
第6章 面向飞行器多学科设计优化的优化过程 /125
6.1 两极优化算法理论 /125
6.1.1 两极优化算法的想法 /125
6.1.2 Householder变换 /128
6.1.3 两极优化算法流程 /129
6.1.4 算例测试 /130
6.1.5 优化效率的影响因素及改善 /135
6.2 基于广义灵敏度的并行子空间优化过程 /137
6.2.1 并行子空间优化过程简介 /137
6.2.2 并行子空间优化过程的改进方案 /140
6.2.3 基于广义灵敏度的并行子空间优化过程 /146
6.2.4 GSBCSO过程的有效性验证 /150
6.2.5 本节小结 /157
6.3 协同优化过程研究 /158
6.3.1 标准协同优化过程 /158
6.3.2 基于响应面的协同优化过程 /160
6.4 BLISS优化过程及其改进研究 /162
6.4.1 BLISS优化过程简介 /162
6.4.2 BLISS 2000优化过程简介 /166
6.4.3 EBLISS 2000优化过程 /168
6.5 本章小结 /185
第7章 基于GBLISS 2000的机翼气动弹性问题研究 187
7.1 机翼静气动弹性 /187
7.1.1 原理与方法 /187
7.1.2 机翼气动计算模型 /189
7.1.3 机翼结构计算模型 /193
7.1.4 静气动弹性试算 /196
7.2 基于GBLISS 2000的机翼静气弹优化 /199
7.2.1 机翼静气弹GBLISS 2000表述与流程 /199
7.2.2 机翼静气弹GBLISS 2000求解 /202
7.3 本章小结 /209
第8章 天对地再入飞行器总体多学科设计优化 /211
8.1 EXPERT构型 /211
8.1.1 概述 /211
8.1.2 约束需求 /212
8.2 非规则六面体FFD参数化技术 /214
8.2.1 Bernstein基函数边界特征 /214
8.2.2 EXPERT构型的非规则形态FFD参数化设计 /215
8.2.3 局部坐标反算方法 /216
8.3 代理模型核函数测试 /218
8.4 天对地再入飞行器多目标设计优化研究 /221
8.4.1 初始多目标设计优化结果分析 /221
8.4.2 代理模型与优化算法的混合策略研究 /224
8.4.3 改进的多目标设计优化结果分析 /225
8.4.4 进化控制效果分析 /229
8.5 本章小结 /231
第9章 可重复使用运载器总体多学科设计优化 /232
9.1 可重复使用运载器的几何外形建模 /232
9.1.1 几何参数 /232
9.1.2 参数化建模 /233
9.2 可重复使用运载器的气动学科建模 /234
9.2.1 Cart3D在气动建模中的应用 /234
9.2.2 N-Kriging模型气动建模 /238
9.2.3 标准大气模型 /240
9.3 可重复使用运载器的结构强度建模 /242
9.3.1 机翼气动力建模 /242
9.3.2 机翼结构强度计算 /243
9.4 可重复使用运载器的弹道学科建模 /244
9.5 可重复使用运载器的质量学科建模 /245
9.6 可重复使用运载器的控制学科建模 /246
9.7 可重复使用运载器总体方案多学科设计优化研究 /247
9.7.1 可重复使用运载器基准方案性能分析 /247
9.7.2 可重复使用运载器多学科设计优化问题的设定 /249
9.7.3 可重复使用运载器多学科设计优化结果 /252
9.8 本章小结 /255
第10章 吸气式高超声速飞行器总体多学科设计优化 256
10.1 高超声速飞行器学科分析模型 /258
10.1.1 助推器设计模型 /258
10.1.2 推进学科分析模型 /259
10.1.3 气动力分析模型 /262
10.1.4 质量分析模型 /264
10.1.5 弹道分析模型 /265
10.2 高超声速飞行器基准方案设计与分析 /266
10.3 高超声速飞行器基准方案优化 /268
10.3.1 优化模型 /268
10.3.2 基于MDF过程的高超声速飞行器多学科设计优化 /269
10.3.3 基于GSBCSO过程的高超声速飞行器多学科设计优化 /272
10.4 本章小结 /276
参考文献 278