摘要: 多学科设计优化(MultidisciplinaryDesignOptimization，MDO)技术是20世纪90年代以来在国外迅速发展的一门学科，它可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计问题，在航空航天领域有着广阔的应用前景。因此，多学科设计优化是当前国际上飞行器设计方法... 展开 多学科设计优化(MultidisciplinaryDesignOptimization，MDO)技术是20世纪90年代以来在国外迅速发展的一门学科，它可以有效地解决大规模复杂工程系统的设计问题，在航空航天领域有着广阔的应用前景。因此，多学科设计优化是当前国际上飞行器设计方法研究的一个最新、最活跃的领域。本文对多学科设计优化方法进行了总结，重点对其中一种非常有潜力的分布式并行优化方法—协同优化方法进行了分析和改进，并将改进后的协同优化方法应用到了机翼设计中。研究内容具体如下： 1、建立起飞行器多学科设计优化的数学模型，分析了飞行器多学科设计优化所特有的概念及其物理意义，指出其与传统优化问题相比所面临的计算困难及信息组织困难。分析了多学科设计优化方法的组成内容，建立了多学科设计优化的总体框架。 2、总结并分析了多学科设计优化常用的一些工程近似算法，这些近似算法是构成一个完整的多学科设计优化算法的组成部分，在多学科设计优化中起着非常重要的作用。而且这些算法本身也具有工程实用价值，为后面的研究提供了有效的分析计算工具。 3、对协同优化算法作了深入研究，分析了协同优化的数学本质。由于协同优化独特的数学结构，其主要的计算困难在于如何构造有效的系统级协调优化的约束模型。在此基础上，研究总结了三种近似系统级一致性等式约束的方法：动态松弛、响应面、线性近似子空间。并结合经典算例验证了这些方法的实用性和有效性。 4、将本文研究的基于近似技术的协同优化方法应用在机翼设计中。采用均匀设计，通过MGAERO气动软件基于粘性的数值计算方法得到升阻比、气动载荷等气动数据，利用ANSYS软件得到结构数据。利用响应面方法拟合目标函数和约束函数以提高优化计算效率，减小计算强度。 收起