面向湍流连续流场的离散 adjoint gas-kinetic scheme for气动形状优化

本研究提出一种高效且准确的离散 adjoint gas-kinetic scheme（GKS）用于连续流动中的气动形状优化。该方案基于算法微分（AD）的反向模式开发，所得 adjoint求解器通过正向模式AD生成的保持对偶的线性GKS求解器进行严格验证。求解器的鲁棒性和实际有效性通过三个基准案例进行评估：涡轮叶片的反向设计、升阻比提升以及NACA 0012机翼的冲击波强度降低。为捕捉真实流动力学现象，采用单方程Spalart-Allmaras（SA）模型进行全湍流优化。数值结果表明，离散 adjoint与线性求解器之间取得了优异的一致性，显示出匹配的敏感性收敛行为、相同的渐近残差衰减率以及在最终敏感性预测中可忽略的差异。进一步表明，优化研究证明，在有限的设计循环内，均能实现既定的设计目标，凸显了该求解器的计算效率、准确性及其处理复杂气动几何形状的适用性。