基于改进粒子群算法的低雷诺数水翼优化OA

为设计低雷诺数条件下的高性能水动力翼型,提升其水动力效率,针对1.0 m/s的均匀来流工况,基于儒可夫斯基理论,推导出基础翼型的数学模型.结合NACA常见通用翼型的厚度与雷诺数关系,在基础翼型上,共衍生出5个不同相对最大厚度的派生翼型.以相对最大厚度为设计约束,对儒可夫斯基翼型的数学模型进行自适应粒子群算法变换,利用多参数权重相关的离散粒子对翼型进行重构后,实现了流速、升阻与几何参数的联立;随后,以升阻比为目标函数,以相对最大厚度为设计变量,调用Xfoil进行耦合计算,实现了对翼型所有粒子几何点关于水动力性能的相关性微调,最终得到具有最优水动力特性的翼型解.优化后的翼型结果通过数值模拟进行验证,验证包括不同攻角下的升力系数、阻力系数、升阻比及涡流特性.模拟得到的压力与速度分布关系显示,优化后翼型的前缘阻力与低速区均减小,上表面的高速区扩大,加速效果显著,从而提高了翼型升力.尾缘处迹线平稳、速度分布均匀、流动分离现象减弱、流场涡流特性得到改善.通过该优化方法,在0°~5°攻角内,优化翼型相较于原始翼型,其升力系数提高了12.11%,阻力系数降低了3.53%,升阻比提高了16.1%.