EGO全局優(yōu)化算法及應用研究.pdf

1、本文改進和發(fā)展了近年來出現(xiàn)的一種基于克里金(Kriging)模型的EGO(Efficient GlobalOptimization)全局優(yōu)化算法，并利用其探索了激波控制鼓包(Shock control bump，簡稱鼓包)這一近年來出現(xiàn)的激波控制裝置在跨音速層流直機翼和小后掠角機翼上的減阻優(yōu)化問題。EGO全局優(yōu)化算法具有自動平衡局部搜索和全局搜索的優(yōu)化機制，適合于處理設計參數(shù)較少但函數(shù)計算耗時長的優(yōu)化問題，例如基于計算流體力學的氣動外形

2、優(yōu)化。鼓包通過改變機翼表面當?shù)貛缀吻蕦⒄げp弱為等熵壓縮波或入激波，能夠降低波阻、推遲阻力發(fā)散馬赫數(shù)并減弱流動分離，在未來民用運輸機的設計中具有重要的應用前景。
　　 為提高EGO全局優(yōu)化算法求解氣動外形優(yōu)化問題時的魯棒性，在經典EGO全局優(yōu)化算法的基礎上提出了一種實用EGO全局優(yōu)化算法框架；針對經典EGO全局優(yōu)化算法不能并行取點的缺點，對克里金信任法、常數(shù)取代法和罰點法這三種啟發(fā)式并行策略進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)罰點法效率最高

3、；針對元啟發(fā)式訓練算法中存在的隨機性問題，提出采用低頻序列法對訓練問題進行求解，比較研究發(fā)現(xiàn)低頻序列法中的Faure序列最優(yōu)；鑒于當前多目標EGO全局優(yōu)化算法中的多目標改善期望函數(shù)過于復雜和費時，提出了一種計算公式簡單的啟發(fā)式多目標改善期望函數(shù)，比較研究表明該多目標改善期望函數(shù)平均性能最優(yōu)；為提高傳統(tǒng)加權多點設計方法的計算效率，提出了一種聯(lián)合控制變量和環(huán)境變量構造單一克里金模型的多點EGO全局優(yōu)化算法，比較研究表明該算法能夠在設計點個數(shù)

4、較多的情況下顯著減少采樣函數(shù)的總個數(shù)。
　　 利用EGO全局優(yōu)化算法探索了自然層流直機翼上鼓包設計參數(shù)空間的整體特性，并對鼓包長度、三維鼓包展向設計參數(shù)、來流馬赫數(shù)和轉捩點位置對鼓包減阻效果的影響進行了研究，發(fā)現(xiàn)鼓包頂點位置和高度對阻力系數(shù)最敏感，三維鼓包的展向設計參數(shù)則對阻力系數(shù)不敏感，而鼓包長度和鼓包相對展長越長越有利于減阻，優(yōu)化鼓包的高度隨馬赫數(shù)增高而增高，并且優(yōu)化鼓包的減阻效果對轉捩點位置不敏感；利用多目標EGO全局優(yōu)化

5、算法對鼓包的高速減阻和低速增升這兩個目標進行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)用于高速減阻的鼓包不會對低速高升性能產生不利的影響；利用多點EGO全局優(yōu)化算法對鼓包進行的多點優(yōu)化設計表明可以通過調整鼓包頂點位置和高度改善鼓包在偏離設計點時的性能；對多個小后掠角機翼上的三維鼓包串進行了減阻優(yōu)化研究，表明后掠角對三維鼓包串減阻效果影響微小，并且三維鼓包串具有對非控制區(qū)流場影響小的優(yōu)點；對某超臨界機翼前緣后掠角減少8。所帶來的激波控制問題進行了研究，證實了優(yōu)化的三維