翻译二维涡轮冷却叶片设计优化软件平台开发

HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326集成CAD、数值分析、数据库和最优化的多学科航天器设计和评估软件摘要使用分析程序来设计航天器的从头到尾的开发策略在这里将被呈现。该过程使用在该项研究中开发的用于决定航天器最佳造型的MADE（多学科航天器设计和评估）综合软件实现了自动化。MADE的核心成分是I分析程序，利用初始尺寸、空气动力学、质量、稳定性和控制性、推进力、性能和RCS（雷达覆盖范围）分析；II优化，利用渐进优化学科、表面响应建模和表面划分；III数据库，利用商业的ORACLE8G数据库管理系统（DBMS）和OCI（ORACLE调用接口）来保存设计参数和航天器外型。分析程序中包含大量数据的复杂输入和输出航天程制。过使用C和MFC来开发用面使用MDBS，MADE的应用是杂的，动输入件的能被成CURRENCY1的航天程“。于FIFL、ER表的、表和MADE程序中的数据输将在中现。”2005ELSEVIERLTD保”利造型设计；多学科航天器设计；航天器分析；数据库；优化1在实中到的程表了要据复杂的理“的用来，的响应是CURRENCY1“是多学科的用决定的。于航天器的多学科分析要空气动力学、动力学、推进力、控制系统动力学多发的响力的模型的能力，的计“1。开发的程序来分析从CURRENCY1模到CURRENCY1模，这是要的。来的进I了CURRENCY1来进初I设计的保分析的。从存在的决的数据库中回，正确执的新分析中产2。因此，在这项研究中，这多学科航天器设计和估价软件（MADE）被开发出用来多学科的刻响力都包括进来。其中CURRENCY1共四主要的件成这MADE程序计机辅设计（CAD）、主程序面、分析管理器和数据库存。分析管理器中的优化代码与设计和航天器的综合设计紧密联。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326CURRENCY1万用的预处理器是该程序的要模。似地CURRENCY1着色显各分析的后处理器模是这软件的CURRENCY1要特征。最后，这系统须设计得用友好。因此考虑到用面是这MADE软件的整体的CURRENCY1部分。1MADE蓝最初，于大部分的代码是使用FORTRAN语言编写的，FORTRAN语言不能友好的用面，且呈现出CURRENCY1无法为设计进程数据的“孤岛式自动化”，因此该MADE软件开发中用到的分析代码被局于常经验的熟悉航天器设计领域的用。且，用要若干式杂长的数据件。新觉得这项令望畏从许阻碍他CURRENCY1起使用该软件。因此，于用面的求是显易见的。CURRENCY1旦该研究的程序代码成熟，那么允许软件开发者去添CURRENCY1使用常规编程语言编写的用面应用比如C就能上的3。因此，在这MADE软件中，涉及航天器设计的数据都是过用面“输入和显，绘制二维或者三维的。过这用的绘制，用能容易地评价分析和优化。航天器设计参数评估包括大量的来自分析代码的发的参数的识别，初始尺寸、空气动力、质量、稳定性、控制力、推进力、性能、雷达十区域。在使用MADE进航天器设计的进程中，大量的位型数据和超过800参数要用到。航天器的外持续改，设计过程据优化模型不断迭代。，航天器设计和分析中的CURRENCY1最要的方面是参数的管理和航天器的造型。于给定的分析代码，我许多参数数据包进处理。因此，早在MADE软件开发前创建CURRENCY1数据库来方便按存航天器的设计参数是要的。且，这些造型数据和航天器设计参数要进数据库存储方便下CURRENCY1I的计和往后的调用。因此，在MADE中，CURRENCY1数据库管理系统（DBMS），ORACLE8I被采用用于量数据存储。数据库管理系统是的件与CURRENCY1整用于存和改这些件的程序集。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE3720063123262MADE件表型地，早在设计中若干的就产了613。CURRENCY1些的大量实过的分析进了评估，从的用实能用于比。后，这些中的CURRENCY1部分被用于后的开发，外要CURRENCY1些分析用于些FI方面的设计。在航天的性设计中，的实验都进了分析，设计处于“往复的正中。航天器设计求“包括如航天器航程和、起和着、机动性和参数。要初始局进分析决定是能执在CURRENCY1令中定的。实上，要分析空气动力学、量和后要用到的推进力特性来进的尺寸计。此外，计的设计性能要实要进比。使用优化来求设计求和实要求的质的航天器。3主面件模优化包括CURRENCY1要的航天器质量和CURRENCY1质量的优评估。优化包括了“和机的尺寸正。这经常要CURRENCY1新的或者正的使设计者能合这些改动和其他FIFL为的力得到的发设计局。过CURRENCY1定数的迭代后得到正后的，后被各方面都保设计求特性的进FI7。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE3720063123264分析管理器表5分析管理器模表因此，在这项研究”中，航天器的设计在迭代进程中进了正，就是，在这系统中，各HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326不的系统在各航天器设计的开发中应用了CURRENCY1项管理程序，该管理程序将设计程中包含的若干造型程序分成许多。6DB存件表在开发MADE前，的分析代码都被CURRENCY1CURRENCY1地在不的“如FORTRAN代码在UNIX、HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326DOSC在WINDOWS中执。因为数据库不用，分析代码的输入要着。复杂绘使用的绘软件进处理因程无法地分析。使用MADE这些不处因为的分析代码包括优化代码被整合在CURRENCY1WINDOWS“中。过将能整合进CURRENCY1设计“来设计进程，造型软件和划分程序被新开发代使用商业软件。7ER表过开发MADE,航天器设计和CURRENCY1外的分析能在CURRENCY1成不是长杂的数。该MADE软件不能应用于型的F16、15、14、117、B2型航天器设计能用于CURRENCY1些特的航天器。该FI中包含的，CURRENCY1些过了CURRENCY1的进了显。2MADE的该MADE程序使用CATIA14来进航天器外建模，CATIA是CURRENCY1过地接到数据库管理系统的商业CAD软件。于使用MADE的CAA应用程序接口CATIA成的外型，该MADE程序各分析，分析被入优化模型。各被用过GUI管理和控制。过用友好的面，分析代码的多输入件被地在用后。外，用面能进HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326的“后处理”。该项研究中MADE的“的在1中。该MADE数据库存在于外型数据库、分析数据库、优化数据库、CAD库数据库和保存航天器的数据库中。8表MADE的开发不是为了自动化航天器设计。各部分复杂代码要业的使用者来进航天器各的成，不的是现在不要为各的化杂的复。在接下来的FI中，分析管理器、数据库存件MADE的FI将呈现。21MADE件表在2中了MADE的主要件。MADE的GUI件是CURRENCY1成面和为分析模型管理输入和输出的主要的程序件。分析管理器（ADGN分析程序）是分析代码的动部分，从数据库中存数据。数据库管理件（ORAOCL）管理数据库。分析管理器是航天器初始数据、空气动力学、质量、S和C、推进力、性能、RCS的分析模型。MADE包含了如划分航天器外型的3DPLOTLIB、显库的QCW、用接口库的BCGCONTROL其他件。22GUI主件主GUI件成了执分析代码的输入和输出进程的GUI“，主GUI件的模型在3中。MADE的用接口使用MVC和MFC来开发1517。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE3720063123269数据表和上分析模模系表程/用模型管理程、造型、别、控制、和用”的成。UI控制模型GRID、LISTBOX、2DPLOT库来成GUI。尺寸初始化模型、空气动力学模型、质量模型、稳定性模型、推进力模型、性能模型、RCS模型处理的分析模型的用输入和输出的接口。优化模型建设计量和优化，后显从CARPET制和RSM制的响应。10程、用管理器和主面23分析管理器件MADE中分析代码的FI在4中。分析管理器件执CURRENCY1系的用令输入HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326回响应的输出。CATIA造型的航天器造型数据和从分析程序的GUI输入的“被用空气动力学、质量和推进力代码的输入。分析代码和造型数据的输出被用稳定性和控制和性能分析的输入数据。RCS分析和初始化尺寸分析和其他代码的分析。从这29分析代码和7分析规的数据被保存在ORACLE数据库中。被显在中或写入能被用或的件中。MADE的用接口合的研究中能被改的的用输入参数，用能到被改的参数。用能到分析代码的CURRENCY1部分输入参数。11面控制表24分析管理器件的常，数据库中许多似的。这里的似，是他回的，使用的方法，的量和型。要地定各是不经的。因，我将似的集合起来从成CURRENCY1。CURRENCY1中的共ICURRENCY1定，在量值上不。表1分析管理器件执分析模型和从数据库中回数据的控制进程。5了分析管理器的CURRENCY1的表。ADGNRUNMODULE是CURRENCY1CINTEGRATEDANAYSIS、ATABLEOBJ、ATABLEPROJECT成的主，”分析模型的CURRENCY1数据输入，ATABLEPROJECT执从数据库和数据的。241ADGNRUNMODULEADGNRUNMODULE是分析管理器件的CURRENCY1主，过从数据库输入来执分析模，将分HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326析存入数据库。控制分析模的数据输出的。12初始尺寸模和量13气动模和值计HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326ASTRUCTOBJ包含了分析代码的输入和输出的数据。ATABLEPROJECT用来新、入和数据库中分析程序的数据表。CINTEGRATEDANAYSIS执分析代码。ATBLCONVERTER从数据库中输入数据为分析程序输入数据，后将分析存入数据库。25数据库存件分析管理器“中成的决方能被上到为存服器和后处理器的数据库中。使用数据库存件，使用者就搜索已经存在的航天器造型方和”前的响应参数。用询设计者”价值的决方和绘制的。OCI被客端和服端用中央数据库的联，ORCALE8G。，6中的数据库存件允许用、入、新、的数据库入口。其中主要是ADGNDATABASE、XOCICONNECT、ADGN_TABLEBASE、ADGN_TBL、XOCICURSOR几。26模型261ER表实体系数据模型是于存在于称实体集合和系的现实世的发。在现实世中，和的实体和其他是容易区分的。实体在数据库中过CURRENCY1系的属性来FL。为实体和系的补充，ER模型FL了数据库容须确认的约束。MADE的实体系表在7中了造型、气动、推进力、稳定性、控制、质量、性能、RCS、初始尺寸、优化64实体。262ER表比CURRENCY1逻辑模型就这样建在ER表中的上。表中的属性包括值、数据型、NULL值、属性的释和值如8，这样CURRENCY1来用实体的FI属性。263数据表和分析模型的联系14推进力模面HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE37200631232615性能模面数据表用、程管理表、分析表的航天器造型数据、分析表的用输入和分析表成。16RCS模面HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326从造型表回的和用输入用来激分析模型，分析被存入分析表。如，数据表和分析模型的系在9中。为了成分析模型，造型数据表中的值（机、机身）和用输入表被用输入和输出量。分析执的被存入分析表。3主面和分析管理器件模主面件程/用模、UI控制模模成。分析管理器件初始尺寸模、气动模、质量模、稳定性模、推进力模、性能模、RCS模和优化模成。下面了这些模的要FL。31程/用模型模程/用模管理程/造型/、增、新和改用”的成。在用管理模中，增、改和移用的为用表，用的别用、程的用来分，这似于UNIX的件系统管理。用管理方法于数据库用不能为不的程设”因为程的”保存在CURRENCY1中，用的”无法从中得。因此，在MADE程序中，10的用管理被建在系统别故用和的”就容易创建。用的”制在、/写的范围。17和造型标签CDLGLOGIN是为用进入数据库的输入表和密码的。CDLGPROJECTMANAGER在程/的别创建、改、和打开CURRENCY1。CDLGUSERMNG是CURRENCY1管理用增添、新用和各用”的用接口。32面控制件UI控制的表在10中。XWGRAPH被用来绘制分析的二维。CPROPERTYLISTBOX是CURRENCY1扩张LISTBOX型接受用输入的控制端。CCOMBOGRIDCTRL是的输入窗口，CLABEL是CURRENCY1过继承MFCCSTATIC用来规范地显打印的。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE37200631232618OPT输入量、和设计面33尺寸初始化模航天器尺寸是CURRENCY1决定航天器设计的起量和CURRENCY1量的程序。使用定CURRENCY1的似值，量的改决于巡航中CURRENCY1的烧来评估。CURRENCY1旦起能被评估出来，机身、机和机尾的尺寸就能被判定了。19制和求尺寸初始化模被分成量和设计两量部分。从12显的初始尺寸模型的主窗口，用能输入设计参数，入数据库，显和划分分析。样，量数据能被搜索和显。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE37200631232620空气动力学分析模的数据输34空气动力学模气动模扮演航天器设计中的CURRENCY1角色。空中合成的差异造成了机上下两面的压力差。从产航天器的上力。的气动上力和拖动力来自剪力和压力的合。13显了气动。如，如我输入声、跨声、超声条件的参数，数就能被自动地计输入。在MADE中，的气动模应用不许要被用了。35稳定性和控制模在早的性设计初，好的稳定性、控制性和性质量过尾体积的使用系数和航天器心的位和称为气动弦的机位的百分比。稳定性的就是的航天器稳定性，”混乱，于恢复的原始（坡、偏航、滚动、）7。36推进力模航天器的各式的推进力都是过空气向反的地方推进成。推进力模和性能模的FI释在该页中是跳跃进的。为代，CURRENCY1些输入/输出GUI和推进力和SFC（特定的CURRENCY1量）划分推进力模型在14中。21推进力、质量、S和C分析模的数据输HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE37200631232637性能模导尺寸和性能程序复杂的不是航天器在给定角的攻击和推进力别的实计。复杂存在于航天器在给定的角的攻击和推进的别要CURRENCY1些巧。如，爬的率7。怎样的推进力和合才能是大型客机在整中最少CURRENCY1的情况下爬巡航拔性能定了这些。15给出了性能模的GUI。38RCS模体反射电磁能的范围就是该体的雷达覆盖范围（RCS）。RCS在不角是不的。”两极坐标CURRENCY1，RCS的显如16。许多电磁现反映了航天器的RCS特性。这些都要RCS不化的设计方法且能造成冲突的设计求。为了缩小RCS，设计者倾斜机身的CURRENCY1边和机尾的垂直角，从使面不正着雷达。为航天器的新调整的额外，过吸收雷达辐射的表面材CURRENCY1使用来减少见性，这材CURRENCY1，叫吸收雷达辐射材CURRENCY1（RAM），是型的复合材CURRENCY1如被入碳粒和铁粒的玻璃纤维。RCS的CURRENCY1样输入数据和表的模型AM、BODY、BAY、SUM、ZONE成，在16中。22性能分析模的数据输RCS要的和造型数据在17中的造型表中，使用鼠标，就实现缩放、移和旋。39优化模现在已经如的航天器的来进航天器的性能和求“的比。如在CURRENCY1些性能区域失了，过改推力和机区域来达到性能。比这的误打误撞的方法，设计者应用优化方法CURRENCY1的尺寸矩阵。在该尺寸方法矩阵”中，推力量比T/W和机/W/S比在上反复地化（型的比如乘或20）。T/W和W/S的优化要交叉绘制尺寸矩阵数据。于T/W比值，按大小CURRENCY1排的起被和机比。尺寸矩阵的其他绍，谓的CARPET划分就是于的起量交叉绘制的尺寸矩阵。优化模制定了CURRENCY1多标的优化，过使用VISUALDOC或DOT来决这18。优化模型的GUI在18中。在设计量表中，航天器外型的部分都被显出来，设计参数能过扩张树设计参数被显和。18中样了设计响应标签。择规则、代码、响应和条件、击确认和创建优化的按HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326钮创建VISUALDOC能的VDB数据件。CARPET制标签显制的能如19。为了补偿直接的优化数，表面响应模型（RSM）被增添进来。RSM过为大量计性方程的二似的优化。用为设计定的似能地求，因为下CURRENCY1的被包含在似方程中不要使用分析代码。19中的RSM模型能使用鼠标缩放和旋。4分析管理器的数据程分析管理器的分析模被接在CURRENCY1起CURRENCY1些数据被入其他的分析模。分析代码、前的分析模型的代码和下CURRENCY1被接的分析模的表在表1中给出。气动分析被入PERF_TO和PERF_LD外的性能分析程序。推进力分析被入PERF_PS、PERF_NZ、PERF_HMAX、PERF_TACC、PERF_LPR1、PREF_LPR2、PERF_TO,PERF_LDPERF_LD外的性能程序。据用的项，质量分析的被入性能分析程序的输入。从PERF_LD得的着被用质量分析程序的输入。性能分析模使用气动分析、推进力分析、质量分析、的来执分析。尺寸初始化模两分析程序成，且程序地执不其他模的分析。这些分析模的在2022中。5在中呈现了使用分析程序的综合软件MADE（多学科航天设计和分析）。于FORTRAN/C的分析程序和数据库被用到来开发CURRENCY1实现设计航天的多学科应用程序。实现了航天科研的航天器设计分析软件的实用。认MADE的面是开发的控量数据的输入和输出。特别地，MADE程序的面，被使用MVC和MFC的面向式进编写。择MVC是因为的大性和性，能成WINDOWS的面和体验。GUI的包括各的创建利用了航天器设计和分析程序，使得CURRENCY1的设计者使用起来方便。过面，为输入件须的长就了。且，面为航天器设计和分析程序了后处理的。为了使用MADE，端用不要熟悉分析程序的特性。他或能使用面为MADE创建输入件，后在面中。数据和件管理被地使用中央数据库和OCI来控。MADE，CURRENCY1于件的多学科分析和优化实现了若干不学科的航天科研的集成，与统的设计模式比，了航天设计的性和性。于容量的，CURRENCY1些航天器设计的FI被呈现，如此，已经过数航天器的，实了航天器设计的控制、减成和开发的优。我能保MADE的开发是价的，分析策略经过了的考虑和执，且分析程序的正式在数据库”中。HYHWANGETAL/ADVANCESINENGINEERINGSOFTWARE372006312326参考1GUPTAKK,MEEKJLFINITEELEMENTMULTIDISCIPLINARYANALYSIS,AIAAEDUCATIONALSERIES,2NDEDITION,AMERICANINSTITUTEOFAERONAUTICSANDASTRONAUTICS,INC,2NDEDITION,20032GAGEPJ,WRIGHTMJ,PRABHUDK,PAPADOPOULOSPE,OLEJNICZAKJ,OLYNICKDPRELIMINARYDESIGNINTERFACESFORHIGHFIDELITYENGINEERINGSOFTWAREWEBBASEDANALYSESFORVEHICLEENGINEERINGADVENGSOFTW2000316977053SALEEBAF,MARKSJR,WILTTE,ARNOLDSMINTERACTIVESOFTWAREFORMATERIALPARAMETERCHARACTERIZATIONOFADVANCEDENGINEERINGCONSTITUTIVEMODELSADVENGSOFTW200435383984HTTP/WWWORACLECOM5SILBERSCHATZA,KORTHHF,SUDARSHANSDATABASESYSTEMCONCEPTS,4THEDITION,MCGRAWHILLINTERNATIONALEDITIONS6TAVANAMINTELLIGENTFLIGHTSUPPORTSYSTEMIFSSAREALTIMEINTELLIGENTDECISIONSUPPORTSYSTEMFORFUTUREMANNEDSPACEFLIGHTOPERATIONSATMISSIONCONTROLCENTERADVENGSOFTW200435301137RAYMERDPAIRCRAFTDESIGNACO