Un marco de optimización de forma aerodinámica impulsado por optimización global eficiente mejorada por gradientes
Autores: enol, Niyazi; Akay, Hasan U.; Yiit, ahin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un marco de optimización de forma aerodinámica impulsado por optimización global eficiente mejorada por gradientes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aerodinámico
Formas de perfil alar
Métodos basados en sustitutos
Optimización
Información de gradiente
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
La optimización aerodinámica de las formas de perfiles alares sigue siendo un área de investigación crítica para mejorar el rendimiento de las aeronaves en diversas condiciones de vuelo. En este estudio, se seleccionó el perfil alar RAE 2822 como un caso de referencia para investigar y comparar la efectividad de los métodos basados en sustitutos bajo un marco de Optimización Global Eficiente (EGO) y un enfoque basado en adjuntos en configuraciones de optimización de un solo punto y de múltiples puntos. Antes de la optimización, se validó el modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) contra datos experimentales para garantizar la precisión. Para los métodos basados en sustitutos, se emplearon Kriging (KRG), Kriging con Mínimos Cuadrados Parciales (KPLS), Kriging Mejorado por Gradiente (GEK) y Kriging Mejorado por Gradiente con Mínimos Cuadrados Parciales (GEKPLS). En la optimización de un solo punto, el método GEK logró la mayor reducción de arrastre, superando a otros enfoques, mientras que en el caso de múltiples puntos, GEKPLS proporcionó la mejor mejora general. Se realizaron comparaciones detalladas con los resultados de la literatura existente, mostrando los métodos propuestos un rendimiento competitivo y superior, particularmente en condiciones viscosas y transónicas. Los resultados subrayan la importancia de incorporar información de gradiente en los modelos de sustitución para lograr optimizaciones aerodinámicas de alta fidelidad. El estudio demuestra que los métodos basados en sustitutos, especialmente aquellos enriquecidos con información de gradiente, pueden igualar o superar efectivamente el rendimiento de los métodos de adjuntos basados en gradientes dentro de costos computacionales razonables.
Descripción
La optimización aerodinámica de las formas de perfiles alares sigue siendo un área de investigación crítica para mejorar el rendimiento de las aeronaves en diversas condiciones de vuelo. En este estudio, se seleccionó el perfil alar RAE 2822 como un caso de referencia para investigar y comparar la efectividad de los métodos basados en sustitutos bajo un marco de Optimización Global Eficiente (EGO) y un enfoque basado en adjuntos en configuraciones de optimización de un solo punto y de múltiples puntos. Antes de la optimización, se validó el modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) contra datos experimentales para garantizar la precisión. Para los métodos basados en sustitutos, se emplearon Kriging (KRG), Kriging con Mínimos Cuadrados Parciales (KPLS), Kriging Mejorado por Gradiente (GEK) y Kriging Mejorado por Gradiente con Mínimos Cuadrados Parciales (GEKPLS). En la optimización de un solo punto, el método GEK logró la mayor reducción de arrastre, superando a otros enfoques, mientras que en el caso de múltiples puntos, GEKPLS proporcionó la mejor mejora general. Se realizaron comparaciones detalladas con los resultados de la literatura existente, mostrando los métodos propuestos un rendimiento competitivo y superior, particularmente en condiciones viscosas y transónicas. Los resultados subrayan la importancia de incorporar información de gradiente en los modelos de sustitución para lograr optimizaciones aerodinámicas de alta fidelidad. El estudio demuestra que los métodos basados en sustitutos, especialmente aquellos enriquecidos con información de gradiente, pueden igualar o superar efectivamente el rendimiento de los métodos de adjuntos basados en gradientes dentro de costos computacionales razonables.