本书介绍了高超声速飞行器多学科设计优化关键技术研究成果以及其在机翼气动弹性、天对地再入飞行器、可重复使用运载器和吸气式高超声速飞行器上的应用，包括面向飞行器多学科设计优化的参数化建模技术、面向飞行器多学科设计优化的广义灵敏度分析技术、面向飞行器多学科设计优化的近似策略、基于广义灵敏度的搜索策略、面向飞行器多学科设计优化的优化过程、基于GBLISS 2000的机翼气动弹性问题研究、天对地再入飞行器总体多学科设计优化、可重复使用运载器总体多学科设计优化、吸气式高超声速飞行器总体多学科设计优化等内容。
样章试读
目录
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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 最优灵敏度分析方法 /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
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