EGO全局優(yōu)化算法及應(yīng)用研究.pdf

1、本文改進(jìn)和發(fā)展了近年來(lái)出現(xiàn)的一種基于克里金(Kriging)模型的EGO(Efficient GlobalOptimization)全局優(yōu)化算法，并利用其探索了激波控制鼓包(Shock control bump，簡(jiǎn)稱鼓包)這一近年來(lái)出現(xiàn)的激波控制裝置在跨音速層流直機(jī)翼和小后掠角機(jī)翼上的減阻優(yōu)化問(wèn)題。EGO全局優(yōu)化算法具有自動(dòng)平衡局部搜索和全局搜索的優(yōu)化機(jī)制，適合于處理設(shè)計(jì)參數(shù)較少但函數(shù)計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)化問(wèn)題，例如基于計(jì)算流體力學(xué)的氣動(dòng)外形

2、優(yōu)化。鼓包通過(guò)改變機(jī)翼表面當(dāng)?shù)貛缀吻蕦⒄げp弱為等熵壓縮波或入激波，能夠降低波阻、推遲阻力發(fā)散馬赫數(shù)并減弱流動(dòng)分離，在未來(lái)民用運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用前景。
　　 為提高EGO全局優(yōu)化算法求解氣動(dòng)外形優(yōu)化問(wèn)題時(shí)的魯棒性，在經(jīng)典EGO全局優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上提出了一種實(shí)用EGO全局優(yōu)化算法框架；針對(duì)經(jīng)典EGO全局優(yōu)化算法不能并行取點(diǎn)的缺點(diǎn)，對(duì)克里金信任法、常數(shù)取代法和罰點(diǎn)法這三種啟發(fā)式并行策略進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)罰點(diǎn)法效率最高

3、；針對(duì)元啟發(fā)式訓(xùn)練算法中存在的隨機(jī)性問(wèn)題，提出采用低頻序列法對(duì)訓(xùn)練問(wèn)題進(jìn)行求解，比較研究發(fā)現(xiàn)低頻序列法中的Faure序列最優(yōu)；鑒于當(dāng)前多目標(biāo)EGO全局優(yōu)化算法中的多目標(biāo)改善期望函數(shù)過(guò)于復(fù)雜和費(fèi)時(shí)，提出了一種計(jì)算公式簡(jiǎn)單的啟發(fā)式多目標(biāo)改善期望函數(shù)，比較研究表明該多目標(biāo)改善期望函數(shù)平均性能最優(yōu)；為提高傳統(tǒng)加權(quán)多點(diǎn)設(shè)計(jì)方法的計(jì)算效率，提出了一種聯(lián)合控制變量和環(huán)境變量構(gòu)造單一克里金模型的多點(diǎn)EGO全局優(yōu)化算法，比較研究表明該算法能夠在設(shè)計(jì)點(diǎn)個(gè)數(shù)

4、較多的情況下顯著減少采樣函數(shù)的總個(gè)數(shù)。
　　 利用EGO全局優(yōu)化算法探索了自然層流直機(jī)翼上鼓包設(shè)計(jì)參數(shù)空間的整體特性，并對(duì)鼓包長(zhǎng)度、三維鼓包展向設(shè)計(jì)參數(shù)、來(lái)流馬赫數(shù)和轉(zhuǎn)捩點(diǎn)位置對(duì)鼓包減阻效果的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)鼓包頂點(diǎn)位置和高度對(duì)阻力系數(shù)最敏感，三維鼓包的展向設(shè)計(jì)參數(shù)則對(duì)阻力系數(shù)不敏感，而鼓包長(zhǎng)度和鼓包相對(duì)展長(zhǎng)越長(zhǎng)越有利于減阻，優(yōu)化鼓包的高度隨馬赫數(shù)增高而增高，并且優(yōu)化鼓包的減阻效果對(duì)轉(zhuǎn)捩點(diǎn)位置不敏感；利用多目標(biāo)EGO全局優(yōu)化

5、算法對(duì)鼓包的高速減阻和低速增升這兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)用于高速減阻的鼓包不會(huì)對(duì)低速高升性能產(chǎn)生不利的影響；利用多點(diǎn)EGO全局優(yōu)化算法對(duì)鼓包進(jìn)行的多點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)表明可以通過(guò)調(diào)整鼓包頂點(diǎn)位置和高度改善鼓包在偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)的性能；對(duì)多個(gè)小后掠角機(jī)翼上的三維鼓包串進(jìn)行了減阻優(yōu)化研究，表明后掠角對(duì)三維鼓包串減阻效果影響微小，并且三維鼓包串具有對(duì)非控制區(qū)流場(chǎng)影響小的優(yōu)點(diǎn)；對(duì)某超臨界機(jī)翼前緣后掠角減少8。所帶來(lái)的激波控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，證實(shí)了優(yōu)化的三維