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利用试验设计法建立翼型气动特性的人工神经网络模型
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V231.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安710049
  • 相关基金:国家“863”计划(2007AA05Z203); 国家自然科学基金(10572113); 教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-06-0847)
中文摘要:

建立了翼型气动特性预测的BP(Back Propagation)神经网络模型,重点研究了3种选取训练样本的试验设计(DOE)法:完全析因法、正交设计法和均匀设计法,对BP神经网络预测精度的影响,利用所建立的BP神经网络对FX63-137翼型几何型线进行了优化设计。研究结果表明:在因素数和水平数较少时,完全析因法、正交设计法及均匀设计法的平均测试误差分别为0.002%、0.029%、0.023%;在因素和水平数较多时,完全析因法的样本规模太大而不再适合,正交设计法和均匀设计法的平均测试误差分别为0.42%和0.15%,均匀设计法的预测精度更高,更适合于翼型气动特性预测的人工神经网络模型。优化后翼型的升阻比在迎角为0°~18°范围内均高于原始翼型,在迎角为1°、4°和15°时升阻比分别提高了4.38%、1.38%和5.51%。该研究方法及成果可以应用于翼型的多参数优化设计。

英文摘要:

Back propagation(BP)neural networks are established to predict the aerodynamic performance of an airfoil.Three typical types of design of experiments(DOE)methods,i.e.,the factorial,orthogonal and uniform DOE,are employed to sample the training airfoils.The emphasis is laid upon the effect of the three DOE methods on the prediction accuracy of BP neural networks.The established BP neutral networks are finally applied to the optimization design of airfoil FX 63-167.The results show that,the factorial,orthogonal and uniform DOE have test-sample-averaged errors of 0.002%,0.029% and 0.023% respectively in the case of small numbers of factors and levels.In the case of large numbers of factors and levels,the factorial DOE is unaccep-table due to excessive training points,while the orthogonal and uniform DOE have errors of 0.42% and 0.15%,respectively,indicating that the uniform DOE is the best method among the three,which can be coupled with the BP neural network for the prediction of the airfoil aerodynamic performance.The optimized airfoil shows a higher lift-drag ratio than the original one within the wide range of angles of attack from 0° to 18°.The lift-drag ratio increases by 4.38%,1.38% and 5.51% respectively at angles of attack of 1°,4° and 15°.The proposed method and conclusion can be extended to the multi-parameter optimization design of the turbo-machinery.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
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  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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