(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210976602.5 (22)申请日 2022.08.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115048730 A (43)申请公布日 2022.09.13 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 丰志伟　黄浩　葛健全　马立坤　 杨涛　张青斌　高庆玉　张梦樱　 陈青全　张国斌　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 唐品利 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 114282326 A,202 2.04.05 CN 102999697 A,2013.0 3.27 CN 110929461 A,2020.0 3.27 CN 108182319 A,2018.0 6.19 CN 110222467 A,2019.09.10 WO 2011120976 A1,201 1.10.06 徐大成等.基 于自由变形技 术的混合 排气喷 管气动优化设计. 《航空动力学报》 .2018,(第1 1 期),245-250. GU Rui,et al. .Numerical i nvestigation of performance of the air tab i n the turbofan n ozzle. 《Journal of Propulsi on and Power》 .2014,第3 0卷(第5期), 审查员 吴雪薇 (54)发明名称 基于网格位移的轴对称超声速喷管优化设 计方法和装置 (57)摘要 本申请涉及工程设计技术领域的一种基于 网格位移的轴对称超声速喷管优化设计方法和 装置。 所述方法通过对喷管进行参数化设计， 确 定设计空间， 并从设计空间中选择一组设计变量 进行优化， 根据设计变量确定基准网格， 基准网 格中网格节 点坐标进行位移操控， 免去了现有分 析设计方法在喷管性能评估中包含的模型生成 和网格生 成两个步骤， 简化了轴对称喷管的性能 评估过程， 进而提高喷管优化的效率和容错率。 另一方面， 利用克里金代理模型优化策略， 结合 多点加点准则开展喷管的优化设计， 能够在不影 响优化结果精度的同时， 降低喷管性能评估次 数， 提高喷管设计的效率。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 115048730 B 2022.10.21 CN 115048730 B 1.一种基于网格位移的轴对称超声速喷管优化设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 在喷管二维母线平面建立坐标系； 所述坐标系以喷管入口中心点为原点， 以喷管轴线 为x轴， 以垂直于 x轴指向喷管母线的方向为 y轴； 所述喷管为轴对称超声速喷管； 在所述坐标系下对喷管母线进行参数设计， 获得喷管母线的表达 式， 并确定设计空间； 所述设计空间包括设计参数及对应的取值范围； 在所述设计空间内选择一组设计参数作为设计变量， 并对所述设计变量根据对应的取 值范围进行初始化， 采用网格生成软件生成所述设计变量对应的喷管外形 的流场网格， 并 将所述流场网格作为基准网格； 采用试验设计方法对所述设计空间进行抽样， 得到多个样本点； 将多个样本点作为当前样本点， 设置迭代次数为1； 根据设计变量求出基准网格喷管母线和当前样本点喷管母线的末端点坐标， 提取基准 网格中网格节点的坐标； 根据基准网格中网格节点的坐标、 基准网格喷管母线的末端点坐标， 判断基准网格中 网格节点的位置， 根据基准网格中网格节点的位置， 采用对应的位移方式对基准网格中网 格节点进行位移， 得到每 个当前样本点对应喷管外形的流场网格； 对每一个当前样本点对应喷管外形的流场网格进行CFD仿真评估， 并将当前样本点和 仿真评估得到的对应响应值加入到样本库中， 得到当前样本库； 基于当前样本库， 构建克 里金代理模型； 当迭代次数小于等于最大迭代次数时， 根据所述克里金代理模型， 采用多点加点准则 生成更新点， 并将当前样本点更新为更新点， 迭代次数加1， 继续进 行迭代， 直至迭代次数大 于最大迭代次数为止， 得到喷管母线最优的设计 变量。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所述坐标系下对喷管母线进行参数设 计， 获得喷管母线的表达式， 并确定设计空间， 包括： 在所述坐标系下采用三次曲线或者准均匀B样条参数化方法对喷管母线进行参数设 计， 得到喷管母线设计参数及对应的取值范围； 根据所述喷管母线设计参数， 确定喷管母线表达式。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 在所述设计空间内选择一组设计参数作为 设计变量， 并对所述设计变量根据对应的取值范围进行初始化， 采用网格生成软件生成所 述设计变量对应的喷管外形的流场网格， 并将所述 流场网格作为基准网格， 包括： 在所述设计空间内选择一组设计参数作为设计变量， 并对所述设计变量根据对应的取 值范围进行初始化； 采用网格生成软件Pointwise生成初始化后的设计变量对应的喷管外形的流场网格， 将所述流场网格作为基准网格。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 采用试验设计方法对所述设计空间进行抽 样， 得到多个样本点， 包括： 采用拉丁超立方 方法对所述设计空间进行抽样， 得到多个样本点。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据基准网格中网格节点的坐标、 基准网 格喷管母线的末端点坐标， 判断基准网格中网格节点的位置， 根据基准网格中网格节点的 位置， 采用对应的位移方式对基准网格中网格节点进行位移， 得到每个当前样本点对应 喷权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115048730 B 2管外形的流场网格， 包括： 当基准网格中网格节点的坐标 满足： 且 时， 则基准网 格中网格节点 位于喷管内部， 其中 为基准网格喷管母线的末端点 坐标； 当基准网格中网格节点的坐标 满足： 且 时， 则基准网 格中网格节点 位于喷管尾部； 当基准网格中网格节点 的坐标 满足： 时， 则基准网格中网格节点 位于外流区域； 根据基准网格 中网格节点的位置， 采用对应的位移方式对基准网格中网格节点进行位 移， 得到每个当前样本点对应喷管外形的流场网格； 所述位移方式包括： 当基准网格中网格 节点位于喷管内部时， 基准网格中网格节点 位移后的坐标为： 其中， 为基准网格中网格节点在基准网格喷管母线上的投影坐标； 为位移后的网格节点在 样本点喷管母线上的投影 坐标； 为样本点 喷管母线的末端点 坐标； 当基准网格中网格节点 位于喷管尾部时， 基准网格中网格节点 位移后的坐标为： 当基准网格中网格节点 位于外流区域时， 基准网格中网格节点 位移后的坐标为： 。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 当迭代次数小于等于最大迭代次数时， 根 据所述克里金代理模 型， 采用多点加点准则生 成更新点， 并将当前样 本点更新为更新点， 迭 代次数加1， 继续进行迭代， 直至迭代 次数大于最大迭代 次数为止， 得到喷管母线最优的设 计变量， 包括： 当迭代次数小于等于最大迭代次数时： 根据所述克 里金代理模型， 构建两目标优化模型， 所述两目标优化模型为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115048730 B 3