基于代理模型技术的返回舱外形优化

摘要：

针对返回舱再入过程中需要满足的复杂气动力热条件，在典型高超声速条件下以升阻比和阻力系数为目标，以驻点热流和容积率为约束条件进行返回舱外形多目标优化设计。气动特性分析采用基于三维Navier-Stokes方程和结构网格的计算流体力学数值仿真(CFD)方法，采用Fay-Riddell经验公式计算驻点热流，采用NSGA-II优化算法进行全局寻优，为了增强多目标优化设计的计算效率，利用Kriging代理模型替代CFD计算，并引入改进的EI函数加点策略，大大减少了构建代理模型时所需的样本点数目。优化计算结果表明，代理模型计算结果与CFD计算结果误差可以控制在7％以内，基于代理模型技术的优化过程可以节省95％以上的计算开销。因此，该方法能够较好地满足初步设计的要求，为返回舱外形优化提供有益的借鉴。

关键词：返回舱、代理模型、高超声速、多目标多约束优化

分类号：V411(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金51375486

在线出版日期：2013-12-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：7-13