快速有约束气动CFD优化：罚函数新方法

"该文提出了一种快速的有约束气动CFD（计算流体动力学）优化方法，采用罚函数法解决了有约束条件下的气动优化问题。新方法相较于传统的序列极小化（SUMT）技术，具有更好的鲁棒性，并能更有效地找到约束最优点，减少了30%~40%的计算量。文中通过结合高分辨率的Euler方程和N-S方程数值解，应用于二维无粘跨声速翼型和某型无人机高亚声速三维进气道的优化设计，取得了显著的性能提升。" 在气动优化设计领域，计算流体动力学(CFD)是核心工具，用于模拟和分析流体流动特性。本研究介绍的快速有约束气动CFD优化方法是一种改进的罚函数法，针对有约束条件的优化问题，比如设计对象必须满足的几何、物理或性能限制。传统的罚函数法常常需要选择合适的罚因子序列，这一过程可能影响优化结果的精度和计算效率。而新的方法则避免了这个问题，能够在约束边界和不可行区域进行计算，提高了计算的稳定性和效率。 文章中提到的新方法与SUMT技术相比，其优势在于能更快地找到满足约束条件的最优解，减少了计算成本。这在实际工程应用中具有重要意义，因为减少计算时间意味着可以更快地完成设计迭代，提高设计效率。通过与高分辨率Euler方程和Navier-Stokes(N-S)方程的数值解相结合，该方法可以精确地处理复杂的气动问题，如翼型和进气道的形状优化。 在实际应用案例中，该方法成功地应用于二维无粘跨声速翼型的优化设计，使得升阻比有显著提高，这意味着翼型的空气动力性能得到了显著改善，对于飞行器的燃油效率和飞行性能至关重要。此外，该方法还应用于某型无人机的高亚声速三维进气道设计，得出的方案表现出优秀的性能，这对于无人机的稳定飞行和发动机的进气效率至关重要。 这种快速有约束气动CFD优化方法为解决复杂的气动设计问题提供了一个高效、鲁棒的解决方案，对于航空、航天以及相关工程领域的设计优化具有广泛的应用前景。通过减少计算时间和提高计算精度，该方法能够促进新型飞行器和推进系统的创新设计。