基于离散伴随理论的飞行器气动综合优化

《基于离散伴随理论的飞行器气动综合优化》系统总结和梳理了基于离散伴随理论的飞行器气动综合优化面临的基础科学问题、关键技术以及工程应用需求，介绍了伴随优化设计构架、黏性流动伴随方程构造及应用、典型跨学科耦合伴随方程构造与应用。为从事飞行器气动布局优化设计、离散伴随理论研究的研究人员提供了理论研究和工程实践上的指导，对发展优选、高效、实用的优化设计工具，以及把握飞行器气动多学科伴随优化的发展方向提供了有价值的参考。

序
前言
第1章 绪论 1
1.1 学科级离散伴随方法与发展现状 2
1.1.1 流场伴随优化在内外流动优化问题中的现状 2
1.1.2 电磁散射伴随方程研究现状 7
1.1.3 噪声伴随方程研究现状 8
1.1.4 伴随方程在结构及其他领域的研究现状 9
1.2 多学科耦合伴随体系与发展现状 9
1.2.1 气动结构耦合伴随方程研究现状 9
1.2.2 气动电磁伴随方程研究现状 12
1.2.3 流场噪声耦合伴随方程研究现状 12
1.3 多学科耦合伴随方程发展趋势 15
1.4 多学科耦合伴随在不确定性分析中的应用前景 18
参考文献 20
第2章 基于梯度算法的飞行器气动综合优化基本要素 26
2.1 梯度类优化算法 26
2.1.1 无约束优化求解算法 27
2.1.2 带约束优化求解算法 29
2.2 约束处理方式 33
2.2.1 外罚函数法 33
2.2.2 障碍罚函数法 34
2.2.3 乘子法 35
2.3 几何外形参数化建模 35
2.3.1 剖面参数化建模方法 36
2.3.2 曲面参数化建模方法 38
2.3.3 基于 FFD 方法的参数化建模方法 40
2.4 典型网格变形技术 43
2.4.1 线弹性体变形网格技术 43
2.4.2 RBF-TFI 变形网格技术 44
参考文献 49
第3章 基于流场离散伴随方程的梯度求解 51
3.1 离散伴随方程求解梯度的基本原理 51
3.2 Navier-Stokes 方程数值求解 53
3.2.1 流动控制方程 53
3.2.2 空间离散 57
3.2.3 时间推进 58
3.2.4 边界条件与湍流模型 61
3.3 流场伴随方程的构建及灵敏度求解 61
3.3.1 流场离散伴随方程无黏项 62
3.3.2 离散伴随方程人工黏性项 63
3.3.3 离散伴随方程黏性项 64
3.4 离散伴随方程边界条件处理 66
3.5 离散伴随方程右端项推导 76
3.6 离散伴随方程时间推进与梯度求解 78
3.7 基于伴随方程的飞行器气动综合设计优化典型应用 85
3.7.1 基于流场伴随方程的民用飞机综合优化 85
3.7.2 基于流场伴随方程的内流优化 91
参考文献 98
第4章 耦合伴随理论与气动结构耦合伴随方程 101
4.1 跨学科耦合伴随方程基本原理与要素 101
4.2 气动结构耦合伴随方程 103
4.2.1 结构有限元分析方法 104
4.2.2 静气动弹性数值模拟技术 114
4.2.3 气动结构耦合伴随方程推导 115
4.3 气动结构耦合伴随优化应用 123
参考文献 128
第5章 飞行器气动隐身离散伴随方程 130
5.1 气动隐身跨学科 “耦合” 伴随方程 130
5.2 电磁场积分求解方法及伴随方程推导 131
5.2.1 电磁场积分方程及求解方法 131
5.2.2 隐身问题伴随方程推导 141
5.3 基于多层快速多极子方法的伴随方程求解 145
5.3.1 伴随方程求解 145
5.3.2 基于伴随方法梯度验证 153
参考文献 181
第6章 飞行器流场/声爆耦合伴随方程 184
6.1 声爆单学科伴随方程 184
6.1.1 非线性声爆预测及求解 185
6.1.2 非线性声爆伴随方程及求解 193
6.2 流场/声爆耦合伴随方程 198
6.2.1 流场/声爆耦合伴随方程及求解 198
6.2.2 基于近场反演的反向等效面积伴随方程 200
6.3 基于流场/声爆耦合伴随方程的气动外形综合设计 210
6.3.1 超声速飞行器气动力/声爆综合优化 210
6.3.2 考虑动力效应的超声速气动力/声爆综合优化 225
6.3.3 等效面积分布伴随优化 232
参考文献 236