博士学位论文答辩公告--航空学院程诗信

学科专业：飞行器设计

论文题目：面向气动外形优化的改进多目标粒子群算法研究

答辩人：程诗信

指导教师：詹浩教授

时 间：2018年01月12日15:00

地 点：友谊校区航空楼C303

一、学位论文简介

气动优化设计问题常涉及多个目标，这些目标通常不能用一个或者多个显性的数学公式来表达，这种“黑箱”特性使气动优化设计具有很大难度。随着飞行器设计要求不断提高和计算机技术快速发展，基于计算流体力学(CFD)技术的气动优化设计方法得到了长足的发展，推动了气动设计技术进步，同时在实际应用过程中也遇到了越来越多的挑战。要建立一个精确、高效的气动优化设计系统，数值模拟技术、代理模型、参数化方法和优化算法等是必不可少的，其中优化算法对设计效率和设计精度具有很大的影响，对它进行深入研究具有很高的现实意义。鉴于此，本文针对优化效率和精度对多目标粒子群算法进行详细研究，发展了两种多目标优化算法，并将它们与常规的气动优化设计技术相结合，应用于三种不同复杂程度的气动外形优化设计。在研究过程中，取得了一些研究成果，具体内容如下：

1)提出了部理想点搜索策略。与全局理想点相比，这种局部搜索策略不会严重削弱解集的多样性。在与多目标粒子群算法相结合后，形成了一种新型的混合多目标粒子群算法。这种混合算法大幅度提高Pareto解集的精度，并保持了多样性。在翼型跨音速二目标优化设计中，混合算法表现出了明显优于基本型多目标粒子群算法的优化能力。

2)在多目标优化算法中引入动态超体积期望改善算子作为代理模型的加点准则，同时更新Pareto解集，用于引导优化算法中的个体移动。在文章中对动态超体积期望改善算子的原理和优点进行了详细的分析，并将它与多目标粒子群算法紧密结合，形成一种自适应代理模型多目标粒子群算法。基准函数和翼型优化算例表明这种算法在大幅度提高优化效率的情况下，取得了与基准多目标优化算法相近的精度。

3)工程应用上除了对跨音速翼型和多段翼型进行优化外，对DSI进气道的Bump面外形进行了超、跨音速多目标优化设计。在非常少地调用目标函数的情况下获得了较多的多目标解，改善了DSI进气道的超、跨音速气动性能。

二、攻读博士学位期间以第一作者发表的与学位论文相关的学术论文

[1] Shixin Cheng, Hao Zhan, Zhaoxin Shu, An innovative hybrid multi-objective particle swarm optimization with or without constraints handling[J]. Applied Soft Computing, 2016, 47: 370-388. (SCI (IF: 3.541): 000380935400029)

[2] 程诗信,詹浩,舒兆鑫.结合局部理想点搜索的多目标粒子群算法[J].系统工程与电子技术, 2015, 37(10): 2404-2410. (EI: 20154301419626)