بهينه سازي سطوح آيروديناميكي همراه با اعمال محدوديت هاي متنوع به كمك روش الحاقي برروي شبكه نامنظم

Constrained Adjoint-based Shape Optimization for Aerodynamic Design on Unstructured Grids

در اين مقاله، اثر ايجاد محدوديت هاي مختلف در بهينه سازي سطوح آيروديناميكي دو و سه بعدي در جريان هاي مغشوش و غير لزج به روش الحاقي مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفته است. به منظور ارزيابي دقت و كارايي معادلات الحاقي مسئله بهينه سازي مورد نظر در ابتدا بدون در نظر گرفتن هيچگونه محدوديت هندسي و آيروديناميكي بررسي شده، سپس نتايج مربوط به اعمال محدوديت هاي متنوع ارائه گرديده است. با استفاده از روش الحاقي اطلاعات كاملي از بردار تغييرات مورد نياز جهت بهينه سازي را مي توان با حل كردن فقط يكبار معادلات جريان حاكم و الحاقي، مستقل از تعداد پارامترهاي طراحي، بدست آورد. نيروي پسا به عنوان تابع هدف انتخاب شده و از تابع شكل هيك – هن و روش تغيير شكل آزاد به ترتيب براي گسسته سازي هندسه هاي دو و سه بعدي استفاده شده است.نتايج حاكي از همگرايي بسيار خوب معادلات الحاقي است. همچنين با ايجاد محدوديت­هاي مناسب در فرايند بهينه سازي شكل باز طراحي شده داراي بيشترين بازده بوده بدون اينكه قابليت هاي اوليه آن نظير مقدار نيروي برا دچار تغيير و دگرگوني شوند.

In this paper, the effect of different kind of constraints on two and three dimensional adjoint-based shape optimization of aerodynamic design in inviscid and turbulent flows has been investigated. To assess the accuracy and efficiency of the adjoint-based approach, a complete set of optimization problem is investigated: from none to fully aerodynamic and geometrical constraints. With the adjoint method, the complete gradient information needed in the design optimization can be obtained by solving the governing flow equations and the corresponding adjoint equations only once for each cost function, regardless of the number of design parameters. Drag forces was chosen to be the objective function. Hicks–Henne shape functions and free form deformation parameters are adopted for the surface geometry perturbations, for two and three dimensional geometries, respectivelyThe drag minimization results show that the adjoint equation converges well and with specifying the suitable constraints, the designed shape approaches to the most optimized level without the loss of performance.