基于流场/声爆耦合伴随方程的超声速公务机声爆优化

发布时间：2021-10-08 16:50

　　基于自主研发的大规模并行结构化网格CFD求解器PMB3D以及并行化伴随方程求解器PADJ3D,开展了流场/声爆伴随方程的求解研究。首先采用标准算例,对内部CFD代码PMB3D软件和声爆预测代码进行了声爆计算可信度验证,以及声爆强度对近场声压梯度的校核。针对并行环境下多块对接网格的近场声压提取操作的复杂性,提出了"包围盒"的方法实现并行环境下近场声压装配单元编号、网格块编号以及对应的进程编号确定,基于声爆计算坐标将并行传递的数据进行一维排序,为声爆预测、伴随方程以及梯度求解提供输入条件。通过线性插值雅克比矩阵实现均匀坐标系梯度信息向非均匀坐标转换,并进一步根据结构化网格特征提出了插值原则,简化了近场声压转换雅克比矩阵的变分。通过装配单元记录,实现声爆强度对流场守恒变量的变分结果向各个进程装配,将装配结果作为流场伴随方程的右端项实现流场声爆耦合伴随方程的求解。此外,对小型超声速公务机开展了声爆优化,对比分析了设计前后的声压及其频谱特性。 

【文章来源】：航空学报. 2019,40(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【文章目录】：
1 优化系统中的学科分析模块
    1.1 并行化CFD求解器PMB3D
    1.2 基于Burgers方程的地面声爆预测
2 基于流场/声爆耦合伴随思想的梯度计算
    2.1 流场伴随方程求解梯度
    2.2 声爆伴随方程求解梯度
    2.3 流场/声爆耦合伴随方程
3 并行环境下近场声压提取与变分结果装配
4 声爆优化设计体系
5 典型超声速公务机声爆优化
6 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增广Burgers方程的音爆远场计算及应用[J]. 张绎典,黄江涛,高正红.  航空学报. 2018(07)
[2]典型标模音爆的数值预测与分析[J]. 王刚,马博平,雷知锦,任炯,叶正寅.  航空学报. 2018(01)
[3]基于离散伴随方程求解梯度信息的若干问题研究[J]. 黄江涛,刘刚,周铸,高正红,黄勇.  空气动力学学报. 2017(04)
[4]考虑约束的机载导弹导轨发射数值模拟[J]. 刘刚,肖中云,王建涛,刘钒.  空气动力学学报. 2015(02)
[5]超声速民机和降低音爆研究[J]. 朱自强,兰世隆.  航空学报. 2015(08)
[6]NASA稳步推进低声爆超声速客机验证机计划[J]. 王元元,申洋.  国际航空. 2014 (05)
[7]超声速飞机低声爆布局混合优化方法研究[J]. 冯晓强,宋笔锋,李占科,桑建华.  航空学报. 2013(08)
[8]超声速客机低音爆布局反设计技术研究[J]. 冯晓强,李占科,宋笔锋.  航空学报. 2011(11)



本文编号：3424566