主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
主办单位:西北工业大学  中国航空学会
地       址:西北工业大学友谊校区航空楼
基于POD-BPNN的热启动策略及其在气动代理优化中的应用
作者:
作者单位:

1.西北工业大学航天学院;2.火箭军装备部装备项目管理中心

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中图分类号:

V211.3

基金项目:


The hot-start strategy based on POD-BPNN and its application in aerodynamic shape optimization using surrogate-based approach
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School of Astronautics, Northwestern Polytechnical University

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    摘要:

    传统气动优化设计需要大量CFD 分析,而代理优化(SBO)方法能够有效降低CFD 分析次数,但该方法并没有改变单个CFD 分析时间。提出一种基于本征正交分解-反向传播神经网络(POD-BPNN)模型的热启动策略,并应用于气动代理优化。使用POD-BPNN 模型对SBO 中的初始样本建立从几何设计变量到流场数据的预测模型;在SBO 迭代过程中,使用该模型预测新样本的流场,并将其作为CFD 分析的初场,进行热启动计算,获得新样本的数据;添加新样本数据到POD-BPNN 建模样本并更新模型,直到优化结束。结果表明:在跨声速翼型减阻优化设计中,基于POD-BPNN 的热启动策略使得单个CFD 计算时间降低68%,SBO 的效率整体提升37%。

    Abstract:

    Traditional aerodynamic optimization design requires multiple time-consuming CFD analyses; while widely-used surrogate-based optimization (SBO) can effectively reduce the number of CFD analyses, but it cannot speed up a single CFD analysis. Hence, this paper proposes a hot-start strategy using the proper orthogonal decomposition-back propagation based neural network (POD-BPNN), and applies it in surrogate-based aerodynamic optimization. First, the POD-BPNN model is built from geometric design variables to flowfield data through the initial samples in an SBO. Then, during iteration of the SBO, the flowfield of a new sample is predicted by the built model, and is used as the initial flowfield of the hot-start CFD analysis for the new sample. At the same time, the new sample is used to update the POD-BPNN model until the end of the optimization. The results of the aerodynamic optimization design of the transonic airfoil indicate: the hot-start strategy using the POD-BPNN can reduce the time of a single CFD analysis by 68%, and improves the efficiency of the SBO by 37%.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

贾续毅,李春娜,常琦,季稳.基于POD-BPNN的热启动策略及其在气动代理优化中的应用[J].航空工程进展,2022,13(5):59-68

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  • 收稿日期:2021-11-02
  • 最后修改日期:2022-02-04
  • 录用日期:2022-02-16
  • 在线发布日期: 2022-07-25
  • 出版日期: